[发明专利]一种岩石断裂韧性测试装置及测试方法

说明书

本发明提供了一种岩石断裂韧性测试装置及测试方法，测试装置包括：壳体，其内部具有用于放置岩石试样的围压腔；加热装置，用于加热围压腔内的岩石试样；流体注入装置，用于向岩石试样内注入流体，以对岩石试样施加孔隙压力；加载轴，伸入围压腔内，加载轴通过向岩石试样施加压力使岩石试样断裂。本发明通过设置围压腔、加热装置和流体注入装置，实现在模拟实际地层压力、实际地层温度和实际地层孔隙压力的情况下测量岩石的断裂韧性，从而使测得的断裂韧性更准确，更接近实际情况，能满足实际工程设计的需要。

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，尤其是一种岩石断裂韧性测试装置及测试方法。

背景技术

岩石断裂韧性是石油工程、岩土工程中重要的工程设计参数。相对于抗拉强度和抗压强度，岩石断裂韧性的大小直接表征岩石破裂时裂纹扩展路径。

虽然目前存在室内测量岩石断裂韧性的试验装置，但由于无法模拟真实地层环境，测得的岩石断裂韧性不能满足实际工程设计的需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种岩石断裂韧性测试装置及测试方法，以解决现有技术无法真实测量岩石断裂韧性的问题。

为达到上述目的，本发明提出一种岩石断裂韧性测试装置，包括：壳体，其内部具有用于放置岩石试样的围压腔；加热装置，用于加热所述围压腔内的岩石试样；流体注入装置，用于向所述岩石试样内注入流体，以对所述岩石试样施加孔隙压力；加载轴，伸入所述围压腔内，所述加载轴通过向所述岩石试样施加压力使所述岩石试样断裂。

如上所述的岩石断裂韧性测试装置，其中，所述流体注入装置包括：至少一压板，设于所述围压腔内，用于固定在所述岩石试样的外壁上，所述压板上设有注入孔；注入管线，与所述压板连接且与所述注入孔连通；注入泵，与所述注入管线连接。

如上所述的岩石断裂韧性测试装置，其中，所述岩石试样包括两个相对的侧面，两个所述侧面上分别固定一个所述压板，每个所述压板连接一所述注入管线。

如上所述的岩石断裂韧性测试装置，其中，所述压板的侧面上固定有多孔垫片，并通过所述多孔垫片与所述岩石试样的外壁接触，所述多孔垫片将所述压板上的注入孔与所述岩石试样内的孔隙连通。

如上所述的岩石断裂韧性测试装置，其中，所述加载轴的朝向所述岩石试样的一端连接压头，所述加载轴和所述压头之间设有耐高温压力传感器。

如上所述的岩石断裂韧性测试装置，其中，所述围压腔内还设有用于连接所述岩石试样的耐高温应变片，所述耐高温应变片连接数据线，所述数据线穿过所述壳体并伸出所述壳体外，以连接控制系统。

如上所述的岩石断裂韧性测试装置，其中，所述围压腔内设有支撑架，所述壳体通过所述支撑架支撑所述岩石试样，所述支撑架和所述岩石试样线接触。

如上所述的岩石断裂韧性测试装置，其中，所述围压腔内设有用于监测温度的热电偶。

如上所述的岩石断裂韧性测试装置，其中，所述壳体内还设有轴压腔，所述轴压腔和所述围压腔互不连通，所述加载轴穿过所述轴压腔，所述加载轴的外壁上固定有气密环，并通过所述气密环与所述轴压腔的侧壁滑动接触，所述轴压腔通过设于所述壳体上的连通通道与外界大气连通。

如上所述的岩石断裂韧性测试装置，其中，所述壳体包括由下至上依次连接的围压座、围压筒、轴压筒和盖板，所述围压座、所述围压筒和所述轴压筒共同围成所述围压腔，所述轴压筒和所述盖板共同围成所述轴压腔，所述加载轴穿过所述盖板和所述轴压筒。