[发明专利]一种脉动注水作用下饱和岩石力学性质测试实验方法

摘要

本发明涉及一种脉动注水作用下饱和岩石力学性质测试实验方法，属于岩石力学性质探究技术领域，方法所涉及的装置包括脉动装置、岩样夹持装置、加载装置和控制分析装置，脉动装置用于提供脉动水注入，岩样夹持装置用于夹持岩样，加载装置用于全方位提供力学加载并通过控制分析装置进行数据采集设计和分析。本方法可用于饱和岩石脉动注水复合实验和对脉动注水后的岩心进行岩石力学性质测试实验，以此来探究脉动注水过程中不同脉动参数对岩石力学参数的影响规律，进而为矿场施工提供理论依据。

主权项

1.一种脉动注水作用下饱和岩石力学性质测试实验方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据实验要求，制作岩样，对岩样进行实验预处理；(2)根据要求连接实验装置，实验装置包括脉动装置、岩样夹持装置、加载装置和控制分析装置；所述脉动装置包括脉动发生器，脉动发生器包括相连的液压油腔和工作液水腔，液压油腔和工作液水腔之间设有固定密封板，液压油腔和工作液水腔内均设有柱塞，两个柱塞之间连接设有联动活塞杆，联动活塞杆贯穿固定密封板设置，液压油腔内通过柱塞分为加压腔和泄压腔，加压腔和泄压腔分别设有三通接头；工作液水腔设有进液单向阀和出液单向阀，进液单向阀与水槽相连，出液单向阀与岩样夹持装置相连，出液单向阀与岩样夹持装置之间还设有压力传感器，压力传感器与脉动压力采集计算机相连；脉动装置还包括液压站、伺服阀、控制仪、指令计算机，液压站的进液口、出液口分别与伺服阀的进液口、出液口相连，液压站用于提供工作用油压；伺服阀上设有四个单向孔，其中两个单向孔与加压腔的三通接头连接，另外两个单向孔与泄压腔的三通接头连接；指令计算机与控制仪相连，控制仪与伺服阀相连，指令计算机与控制仪用于控制伺服阀；所述岩样夹持装置包括岩心夹持器，岩心夹持器两端设有左岩心塞和右岩心塞；岩心夹持器内设有橡胶套筒，橡胶套筒与岩心夹持器壁间设有上垫板和下垫板，橡胶套筒内的空心区域为岩心腔，岩心腔内用于放置岩样，左岩心塞外侧设有脉动水入口，脉动水入口与岩心腔相通；岩心夹持器壁上设有上滑套和下滑套，上滑套和下滑套内均设有加载轴，上滑套外壁设有围压泄压口，下滑套外壁设有围压加压口，右岩心塞设有出线孔；所述加载装置包括左液压千斤顶、右液压千斤顶、上加载装置、下加载装置，左液压千斤顶、右液压千斤顶用于对左岩心塞和右岩心塞加载，上加载装置用于对岩心夹持器上侧加载，下加载装置用于对岩心夹持器下侧加载；左岩心塞连接左液压千斤顶，右岩心塞连接右液压千斤顶，上加载装置连接上滑套内的加载轴，下加载装置连接下滑套内的加载轴；所述控制分析装置包括应力应变采集计算机、应变仪，应力应变采集计算机通过应变仪与岩样夹持装置相连，应变仪通过数据线接入右岩心塞出线孔中；(3)将岩样放入岩心夹持器中，密封岩心夹持器；(4)打开围压加压口，给岩样加载围压；(5)打开控制仪、指令计算机、脉动压力采集计算机及软件STI振动台控制系统；(6)启动液压站，提供油压；(7)在指令计算机上给一个目标频率与电压值，使其对伺服阀产生指令；(8)待脉动发生器产生的脉动水脉动特征稳定后通过岩心夹持器上的脉动水入口，注入岩心中；(9)根据实验设计脉动注入10min‑60min后，停止脉动注水实验；(10)根据实验目标，无需卸载岩心，直接对岩心直接进行岩石力学性质测试实验；(11)当进行岩石三轴抗压强度测试时、保持岩心围压；当不是进行岩石三轴抗压强度测试时、打开岩心夹持器上的围压泄压口卸载围压；(12)启动应变仪和应力应变采集计算机及相关软件，新建任务；(13)给对应加载装置提供压力，使其对岩心加载；(14)实验开始，点击应力应变采集计算机上软件的开始按钮，记录岩石在受力状态下的加载变化过程；(15)直至岩心发生断裂，实验结束；(16)停止软件运行，保存实验数据；(17)更换岩心，利用控制变量法，改变脉动幅值、频率、累计作用时间的参数值，重复上述实验步骤(3)‑(16)；其中：脉动幅值是脉动发生器提供给脉动水的压力幅值，脉动幅值通过调节液压站的压力来控制，频率是脉动注水的频率，通过在指令计算机中的STI振动台控制系统软件修改频率值，使其作用于伺服阀，从而以特定频率注入；(18)卸载泄压、整理实验器材，处理实验数据。