[发明专利]一种多场耦合岩土核磁共振在线监测系统

说明书

本发明公开了一种多场耦合岩土核磁共振在线监测系统，包括核磁共振测量系统、高温围压加载系统、低温围压加载系统、轴压加载系统、驱潜压加载系统、低温常压加载系统、综合控制模块、岩心夹持器以及核磁共振数字岩心分析系统；岩心夹持器放置于核磁共振测量系统的磁体腔内；高温围压加载系统、低温围压加载系统、轴压加载系统、驱潜压加载系统、低温常压加载系统均与综合控制模块连接，核磁共振测量系统、综合控制模块均与核磁共振数字岩心分析系统连接。该系统可提供高温高压、低温高压、低温常压及常温常压四种工况下的应力、渗透压、温度耦合条件下的岩土材料细观孔隙结构演化过程检测，同时可对不同工况下的细观损伤演化过程进行成像分析。

技术领域

本发明涉及岩土工程测量技术领域，尤其涉及一种多场耦合岩土核磁共振在线监测系统。

背景技术

岩土工程的稳定性分析是一个非常复杂的非线性问题，其影响因素很多，包括地应力、化学环境、地下水和温度等。这些因素之间相互作用、彼此影响，形成了工程地质环境中的温度场-应力场-渗流场等多场耦合效应。近些年来引起高度关注的高海拔寒区岩土工程、深部开采、南方离子型稀土矿绿色浸出就是典型的多场耦合岩土力学问题，也是目前国际岩石力学领域最前沿的研究课题之一。

随着浅部资源耗竭，将有大批矿山进入深部开采，深部开采已成为我国乃至世界矿业界特别关注的焦点。近些年来，深部岩石力学理论研究已经取得了许多成果，但是与深部开采有关的技术和方法研究仍处于初级阶段。深部岩体细观环境力学与多场耦合理论对深部岩体环境中的物理、化学、热学、力学相结合建立全新的THMC理论，将会更加精确的揭示深部岩体内在的物理力学过程和细观损伤演化机制。

随着我国经济发展和现代化建设的不断推进，寒区工程建设项目也越来越多。随着寒区矿产资源开采和大型岩土工程项目的不断推进，高海拔寒区大型排土场、尾矿坝和高陡边坡工程的稳定性是不可回避的重大问题，而寒区岩土力学就是破解这些关键问题的基础。因此，掌握多场耦合作用下岩土力学变形规律对解决寒区岩土工程稳定性具有重要的意义。

离子型稀土矿开采工艺多为原地浸矿开采，该种工艺易诱发山体滑坡等事故。传统离子型稀土开采研究过程中，忽略了由于离子间强烈的化学交换而引发的“次生孔隙结构”的产生，因此，必须通过对浸矿过程稀土矿孔隙结构的动态演化规律的研究，建立基于孔隙率变化的离子型稀土矿渗流与运移模型，为提高浸矿效率和变革浸矿工艺提供理论基础。因此，掌握多场耦合作用下稀土矿浸矿过程中的孔隙演化规律和渗流机理，对南方离子型稀土矿绿色、安全开采具有重要的意义。

目前普遍采用的分离式(或离线式)多场耦合岩石力学测试方法，得到的结果只能反映样品在特定环境变化或加载后的损伤状态，无法再现岩土体在多场耦合条件下加载的力学特征及微细观结构时空演化特征。然而，岩土体的实时损伤积累过程对于岩土工程灾变机制具有重要意义，并且是岩土工程灾害孕育及灾变预警的重要指标。常规分离式测试系统无法实时反映岩土体微细观损伤过程，并且单一环境下的测量与岩土体所处的真实工程环境不符，进而导致测量可能产生较大误差。

发明内容

本发明提供了一种多场耦合岩土核磁共振在线监测系统，以解决目前普遍采用的分离式(或离线式)多场耦合岩石力学测试方法所得到的结果只能反映样品在特定环境变化或加载后的损伤状态，无法再现岩土体在多场耦合条件下加载的力学特征及微细观结构时空演化特征。

一种多场耦合岩土核磁共振在线监测系统，包括核磁共振测量系统、高温围压加载系统、低温围压加载系统、轴压加载系统、驱潜压加载系统、低温常压加载系统、综合控制模块、岩心夹持器以及核磁共振数字岩心分析系统；

所述岩心夹持器放置于所述核磁共振测量系统的磁体腔内；所述高温围压加载系统、低温围压加载系统、轴压加载系统、驱潜压加载系统、低温常压加载系统均与所述综合控制模块连接，所述核磁共振测量系统、综合控制模块均与所述核磁共振数字岩心分析系统连接；