[发明专利]碳酸盐岩溶蚀-冲剪交互作用试验系统及测试方法

权利要求书

1.一种碳酸盐岩溶蚀-冲剪交互作用试验系统的测试方法，其特征在于：步骤为：

步骤1：通过氮气加压装置、碳酸水溶液制备系统、加热装置制备，获得具有设定pH值，且恒定流速的碳酸水溶液；

步骤2：步骤1中获得的碳酸水溶液流入剪切盒(6)内部的试件裂隙上进行溶蚀反应；

步骤3：步骤2中经过溶蚀反应后的碳酸盐岩试件依次经滑动槽(48)移动至落锤冲击试验机进行冲剪试验；

步骤4：反应后的碳酸水溶液流入接液盘(51)，对接液盘(51)中水溶液成分进行分析，测得水溶液中钙离子浓度，求得表征溶蚀效应的灰岩裂隙溶解速率。

2.根据权利要求1所述的碳酸盐岩溶蚀-冲剪交互作用试验系统的测试方法，其特征在于：钙离子浓度的表达式为：

式中，m_c为无量纲浓度限值；C_eq为钙离子的平衡浓度，mol/L；n为无量纲反应级数；K_c反应速率常数；L为裂隙的长度，m；d为裂隙高度，m；Q为裂隙中溶液的流量，m³/s。

3.根据权利要求1所述的碳酸盐岩溶蚀-冲剪交互作用试验系统的测试方法，其特征在于：灰岩裂隙溶解速率公式为：

式中，K_c反应速率常数；m_c为无量纲浓度限值；C_eq为钙离子的平衡浓度，mol/L；n为无量纲反应级数；K_c反应速率常数；L为裂隙的长度，m；d为裂隙高度，m；Q为裂隙中溶液的流量，m³/s。

4.一种如权利要求1所述碳酸盐岩溶蚀-冲剪交互作用试验系统，其特征在于：该系统包括氮气加压装置、碳酸水溶液制备系统、加热装置、溶蚀—冲剪系统，氮气加压装置与碳酸水溶液制备系统相连，碳酸水溶液制备系统与加热装置相连，加热装置与溶蚀-冲剪系统相连；

溶蚀-冲剪系统包括溶蚀反应装置和落锤冲击系统，溶蚀反应装置通过滑动装置与落锤冲击系统连接；

所述溶蚀反应装置包括上压板(46)、下压板(45)、夹具(47)、剪切盒(62)、上液压杆(70)和下液压杆(69)，上压板(46)下方固定设置有上液压杆(70)，上液压杆(70)下方固定设置有夹具(47)的一侧，下压板(45)上固定设置有下液压杆(69)，下液压杆(69)的上方固定设置有夹具(47)的另一侧，夹具(47)中间夹持有剪切盒(62)，碳酸盐岩试件(43)放置在剪切盒(62)中，下压板(45)固定在滑动装置上；上液压杆(70)和下液压杆(69)相互平行，且上液压杆(70)和下液压杆(69)倾斜设置。

5.根据权利要求4所述的碳酸盐岩溶蚀-冲剪交互作用试验系统，其特征在于：剪切盒(62)左右两侧与碳酸盐岩试件(43)左右两端之间均设有与试件裂隙同等尺寸的线流槽(58)。

6.根据权利要求4所述的碳酸盐岩溶蚀-冲剪交互作用试验系统，其特征在于：溶蚀反应装置还包括液体减压器(49)、针阀(50)、接液盘(51)，针阀(50)通过液体减压器(49)与剪切盒(62)接通，接液盘(51)置于针阀(50)下方。

7.根据权利要求4所述的碳酸盐岩溶蚀-冲剪交互作用试验系统，其特征在于：滑动装置包括滑移块(61)和滑动槽(48)，滑移块(61)与滑动槽(48)滑动连接，滑移块(61)上固定连接有溶蚀反应装置的下压板(45)，滑动槽(48)的一端为环形滑槽(48-1)，另一端汇聚为条形滑槽(48-2)，条形滑槽(48-2)穿入落锤冲击系统内。