专利名称：高温裂隙岩体渗透测试装置及其测试方法
技术领域：
本发明涉及岩体力学试验技术，尤其涉及一种高温裂隙岩体渗透测试装置及其测试方法。具体地说，本发明是测试高温条件下的含不同粒径支撑剂的裂隙在不同压力和张开度时的渗透特性。
背景技术：
渗透性是孔隙和裂隙介质的一种重要性质。水在裂隙岩体中的流动与在土体中的运动具有明显不同的规律。最近这些年来，人们越来越重视岩体渗流本身所具有的特殊性和重要性。水利水电建设、岩质边坡稳定、石油和天然气开发、地下工程建设、矿业工程及核废料处理等工程领域均不可避免地遇到基岩内不同发育程度的断层、节理、裂隙等工程地质结构，这些地质结构中地下水的流动直接关系到工程的稳定、安全和运行。干热岩体地热开采、深部资源、能源高效开采都涉及到流体渗透的研究，或者为了开采必须人工诱裂，并确定其渗透系数；一般均需要注入支撑剂维持裂缝张开度，因此，研究裂隙岩体渗透系数是岩土工程界急需解决的课题。通过研究认识到裂隙岩体中的流体流动和均勻孔隙介质渗流是不相同的。目前国内外关于岩体裂隙专门的试验装置还属空白，而一些其他的试验仪，不能很好地控制压力、 工质流量和裂隙开度，不能做高温试验和变温试验，只能使用单一的流体工质-水，难以实现对CO2等气体工质的使用。
发明内容
本发明的目的就是为了克服现有技术存在的上述缺点和不足，提供一种可以控制温度、压力、裂隙、支撑体的高温裂隙岩体渗透测试装置及其测试方法，能有效地模拟实际地层中的裂隙和人工诱发裂隙，以测得较准确的渗透系数。本发明的目的是这样实现的一、高温裂隙岩体渗透测试装置(简称装置)本装置包括上游压力控制系统、高温渗透试验箱、位移控制系统、下游压力控制系统和数据采集系统；位移控制系统、上游压力控制系统和下游压力控制系统分别与高温渗透试验箱相连，实现对高温渗透试验箱的控制；上游压力控制系统、下游压力控制系统和高温渗透试验箱分别与数据采集系统相连，实现数据采集。二、高温裂隙岩体渗透测试装置的测试方法(简称方法)本方法包括下列步骤①钻取圆柱状岩样，沿直径纵向剖为两半，在切割面上按照试验设计粘贴支撑体；②将两半岩样重新叠合，用热缩套管包裹并热缩紧固；
③将包好的试样置于槽形岩样夹持器中，并放入控温压力室内固定好，在试样圆柱两端面安装端压块，并与上、下游计量泵相连；④启动三轴仪，控制裂隙开度，开启压力室内温度控制器达到预设温度，启动围压系统施加到预定法向压力；
权利要求
1.一种高温裂隙岩体渗透测试装置，其特征在于本装置包括上游压力控制系统(10)、高温渗透试验箱(20)、位移控制系统(30)、下游压力控制系统GO)和数据采集系统(50)； 其连接关系是位移控制系统(30)、上游压力控制系统(10)和下游压力控制系统GO)分别与高温渗透试验箱O0)相连，实现对高温渗透试验箱O0)的控制；上游压力控制系统(10)、下游压力控制系统00)和高温渗透试验箱O0)分别与数据采集系统(50)相连，实现数据采集。
2.按权利要求1所述的一种高温裂隙岩体渗透测试装置，其特征在于高温渗透试验箱O0)包括岩样(21)、围压、轴压液压油0 、槽形岩样夹持器03)、温控装置(M)、热缩套(25)、裂隙支撑体( )、端块(27)和箱体(28)；在箱体(28)内的围压、轴压液压油0 中，裂隙支撑体06)置于两块半圆形岩样 (21)之间，岩样两端连接端块(XT)并一起放入热缩套0 内热缩紧固，再一起放入槽形岩样夹持器中；在围压、轴压液压油0 中还设置有温控装置04)； 岩样设计加工为半圆圆柱形； 槽形岩样夹持器为一种中空呈圆柱形的金属块； 热缩套0 为一种圆形塑胶管； 裂隙支撑体06)为一种颗粒状的填充物； 端块(XT)是一种中间有孔的圆形金属片。
3.按权利要求1所述的一种高温裂隙岩体渗透测试装置，其特征在于数据采集系统(50)包括上、下游压力传感器(51、52)、差压计(53)、数据采集卡(54) 和计算机(55)；上、下游压力传感器(51、5幻和差压计(5 分别与数据采集卡(54)连接，数据采集卡 (54)和计算机(55)连接。
4.按权利要求1所述的一种高温裂隙岩体渗透测试装置，其特征在于本方法包括下列步骤①钻取圆柱状岩样，沿直径纵向剖为两半，在切割面上按照试验设计粘贴支撑体；②将两半岩样重新叠合，用热缩套管包裹并热缩紧固；③将包好的试样置于槽形岩样夹持器中，并放入控温压力室内固定好，在试样圆柱两端面安装端压块，并与上、下游计量泵相连；④启动三轴仪，控制裂隙开度，开启压力室内温度控制器达到预设温度，启动围压系统施加到预定法向压力；⑤调整好上、下游泵的压力，即可开泵(泵中预先加流体工质)完成试验；⑥裂隙-支撑体的渗透系数经验公式的计算。Δρα)为上、下游水箱压差实测值； APi为初始压差； t为经过时间； k为渗透系数； A为试件截面积； μ为水的黏滞系数； L为试件长度；分别为上、下游水箱的容水量，定义为水箱内单位压力变化所需注入的流体体积。
全文摘要
本发明公开了一种高温裂隙岩体渗透测试装置及其测试方法，涉及岩体力学试验技术。本装置的结构是位移控制系统(30)、上游压力控制系统(10)和下游压力控制系统(40)分别与高温渗透试验箱(20)相连，实现对高温渗透试验箱(20)的控制；上游压力控制系统(10)、下游压力控制系统(40)和高温渗透试验箱(20)分别与数据采集系统(50)相连，实现数据采集。本发明适用于各种裂隙岩体的渗水和渗气的试验，并可以测得其渗透系数；可以模拟并实现干热岩地热开采、深层页岩气开采以及人工诱导裂缝应用等领域中裂隙的渗透系数测量。
文档编号G01N15/08GK102252951SQ20111019813
公开日2011年11月23日 申请日期2011年7月14日 优先权日2011年7月14日
发明者李小春, 白冰, 董升良 申请人:中国科学院武汉岩土力学研究所