[发明专利]模拟在拉或压应力状态下测定岩石渗透性能的方法

说明书

本发明公开了一种模拟在拉或压应力状态下测定岩石渗透性能的方法，当岩样外壁水压力大于内壁水压力，水从外壁流向内壁，整个岩样处于受压状态；当岩样外壁水压力小于内壁水压力，水从内壁流向外壁，整个岩样处于受拉状态。本发明方法借用径向渗流试验原理，测量岩石试样受拉或受压应力状态下渗透系数，很好揭示了岩样渗透系数不仅与岩样本身的水物理化学性质有关，还与岩样所处的应力状态有关。

技术领域

本发明涉及岩石渗透性试验技术领域，特别涉及一种模拟在拉或压应力状态下测定岩石渗透性能的装置和方法。

背景技术

岩石渗透性是指流体通过岩石的能力。岩石渗流对岩石力学性质影响极大，其会改变岩石的受力状态，引起岩石变形、破裂、软化、泥化或溶融等，从而危及岩体的稳定性，因此研究岩石渗透性对岩石力学具有重要意义。通常情况下，岩体结构、岩体中的微裂纹、岩体应力和地下水物理化学性质都会影响到岩石的渗透性能。但现有的研究成果大多都只局限于岩体结构、地下水因素对岩石渗透性能的影响，对于岩体所处应力状态对岩石渗透性能产生的影响研究较少。故有必要设计一种模拟在拉或压应力状态下测定岩石渗透性能的装置和方法。

发明内容

本发明的目的是通过径向渗流原理，对岩石在受拉或受压条件下的应力状态进行模拟，揭示了岩石渗透系数不仅与岩样本身与水物理化学性质有关，还与岩样所处的应力状态有关，并比较分析两种状态下渗透性的大小，建立渗透系数-应力状态的相关函数关系，对岩石内部渗透机理进一步揭示。

本发明采用如下技术方案：

一种模拟在拉或压应力状态下测定岩石渗透性能的装置，包括试验机，试验机内部具有一个渗水腔，渗水腔底部设置有下透水石，待测定岩石试样放置于渗水腔中，且岩石试样的底端放置在下透水石上，岩石试样的顶端设置有上透水石，轴压系统通过上透水石作用在岩石试样的顶端；

岩石试样的导管上连接出水管一和水泵一，水泵一与导管连通的水管上设置有压力传感器一，渗水腔侧壁上连通有水泵二，连接水泵二的水管上设置有压力传感器二，下透水石上连接出水管二。

由于岩石属于低渗流体，具有较为致密的裂隙和微裂纹，因此该装置采用高压水泵进行供水，减少了渗透试验的时间，提高试验效率。

优选地，岩石试样的外侧壁上粘贴有若干个应力传感贴片，可与相同状态下的渗透系数对应，建立渗透系数-应力状态曲线图，进一步支管揭示对岩石内部渗透机理。

作为优选实施例，岩石试样整体是直径为60mm，高度为150mm的圆柱体结构，试样内部具有一个顶部敞口的圆柱形空腔，圆柱形空腔的直径为12mm，高度为125mm，圆柱形空腔中插入导管，导管插入圆柱形空腔中的深度为25mm。

一种模拟在拉或压应力状态下测定岩石渗透性能的方法，包括：

第一步，采用浇筑的方法制备岩石试样；岩石试样整体是圆柱体结构，试样内部具有一个顶部敞口的圆柱形空腔，圆柱形空腔中插入导管，用密封管套将导管固定在岩石试样顶部，最后对岩石试样的上下端面涂抹防渗涂料，进行密封处理；

第二步，将已制作好的岩石试样安装在试验机上，在岩石试样顶端和底端分别设置上透水石和下透水石；通过轴压系统对岩石试样进行轴压加载，待加载数据稳定后，固定轴压应力水平；