流固耦合中隔水层相似模拟材料及其制备方法
【专利摘要】本发明一种流固耦合中隔水层相似模拟材料及其制备方法属于水文地质学与采矿学相结合的【技术领域】。该流固耦合中隔水层相似模拟材料包括如下组分：中粗砂、石膏、碳酸钙、石蜡和凡士林；石赔的质量掺量大于中粗砂、石膏、碳酸I丐质量之和的8%，小于15%。本发明还保护制备上述流固耦合中隔水层相似模拟材料的方法。本发明的流固耦合中隔水层相似模拟材料具有抗水性能好、保持力学性能和为相似模拟提供有益参考等特点。
【专利说明】流固耦合中隔水层相似模拟材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及水文地质学与采矿学相结合的【技术领域】，尤其涉及一种流固耦合中隔 水层相似模拟材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 流固耦合问题的相似模拟一直是研究的难点，主要是充当隔水层的材料抗水性研 究，因此开展不同配比方案材料的抗水性研究是流固耦合模拟实验的基础。为增强实验材 料抗水性，目前主要选择的添加剂有硅油、凡士林、石蜡，文献中可供参考的材料配方较少， 而且没有考虑同时选用石蜡和凡士林来改善材料抗水性的成果。
【发明内容】
[0003] 为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种抗水性能良好的流固耦合中隔 水层相似模拟材料及其制备方法。
[0004] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0005] -种流固耦合中隔水层相似模拟材料，包括如下组分：中粗砂、石膏、碳酸钙、石蜡 和凡士林；石錯的质量掺量大于中粗砂、石膏、碳酸I丐质量之和的8%,小于15%。
[0006] 所述的凡士林的质量掺量大于中粗砂、石膏、碳酸I丐质量之和的8%,小于15%。
[0007] 本发明还包括制备上述流固耦合中隔水层相似模拟材料的方法，包括以下步骤： 将中粗砂、石膏、碳酸钙按一定质量配比组成粉末，模拟5种岩层，中粗砂、石膏、碳酸钙的 质量比分别是中砂岩=7 : 3 : 7、砂质泥岩=7 : 6 : 4、粉砂岩=7 : 5 : 5、煤层= 9 : 7 : 3、细砂岩=7 : 4 : 6,掺入凡士林和石蜡分别占粉末总质量的8%?15%;均匀 搅拌压制成试件，各组试件经自然养护后制成抗水性能好的流固耦合中隔水层相似模拟材 料。
[0008] 均匀搅拌压制成试件，各组试件经自然养护后制成抗水性能好的流固耦合中隔水 层相似模拟材料。
[0009] 通过上述本发明的技术方案，本发明的流固耦合中隔水层相似模拟材料具有良好 的抗水性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0010] 图1石蜡抗压强度的影响曲线示意图；
[0011] 图2石蜡和凡士林掺量对材料抗压强度的影响曲线示意图；
[0012] 图3凡士林对材料弹性模量影响曲线示意图；
[0013] 图4浸水后材料的单轴抗压强度的变化曲线示意图；
[0014] 图5石蜡掺量对材料抗压强度渗透系数的影响曲线示意图；
[0015] 图6石蜡掺量为8%时的吸水量变化曲线示意图。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明：
[0017] 本发明的目的是：通过开展了流固耦合相似材料配比实验工作，选用石蜡和凡士 林来改善材料抗水性，开展了不同配比的材料试件单轴抗压强度测试、浸水性、渗透性和吸 水性实验，制作出抗水性能较好的流固耦合相似材料。
[0018] 针对实际综合地层柱状图中的5种岩层（即中砂岩、砂质泥岩、粉砂岩、煤层、细砂 岩），利用中粗砂、石膏、碳酸钙、石蜡和凡士林按一定配比均匀搅拌压制成试件，各组试件 经自然养护后测定其渗透率，并计算渗透系数，同时结合现场隔水层渗透性参数和岩土渗 透性分级标准，将渗透系数小于1〇_ 5 (cm/s)为抗水性良好的判别准则，共完成48组实验。材 料抗水性的实现，主要是掺入添加剂能够改善抗水性，使结晶体的孔隙及溶解度发生变化， 阻止水分子的侵入。这种掺入法简单，效果好。共设计48组实验，部分抗水实验方案及参 数测试结果如表1。
[0019] 表1部分抗水实验方案及参数测试结果表
[0020]
【权利要求】
1. 一种流固耦合中隔水层相似模拟材料，其特征在于，包括如下组分：中粗砂、石膏、 碳酸I丐、石錯和凡士林；石錯的质量掺量大于中粗砂、石膏、碳酸I丐质量之和的8%,小于 15%。
2. 根据权利要求1所述的流固耦合中隔水层相似模拟材料，其特征在于，所述的凡士 林的质量掺量大于中粗砂、石膏、碳酸I丐质量之和的8%,小于15%。
3. 根据权利要求1所述的流固耦合中隔水层相似模拟材料，其特征在于，所述的石蜡 的质量掺量为中粗砂、石膏、碳酸I丐质量之和的8 %,所述的凡士林的质量掺量为中粗砂、石 膏、碳酸I丐质量之和的8%。
4. 一种制备权利要求1至3任一流固耦合中隔水层相似模拟材料的方法，其特征在 于，包括以下步骤：将中粗砂、石膏、碳酸钙按一定质量配比组成粉末，模拟5种岩层，中粗 砂、石膏、碳酸I丐的质量比分别是中砂岩=7 : 3 : 7、砂质泥岩=7 : 6 : 4、粉砂岩= 7 : 5 : 5、煤层=9 : 7 : 3、细砂岩=7 : 4 : 6,掺入凡士林和石蜡分别占粉末总质量 的8%?15%;均匀搅拌压制成试件，各组试件经自然养护后制成抗水性能好的流固耦合中 隔水层相似模拟材料。
【文档编号】C04B28/14GK104211362SQ201410452625
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月9日 优先权日:2014年9月9日
【发明者】连会青, 夏向学, 冉伟, 郑贵强, 李文, 徐斌 申请人:北京迈赛富特科技有限责任公司