一种岩芯弹力缓存密封保存装置和方法与流程

本发明属于岩芯标本存储容器技术领域，具体涉及一种岩芯弹力缓存密封保存装置和方法。

背景技术：

高放废物的安全处置是关系到核能工业持续发展和保护环境、保护公众健康的重大问题。目前，国际上普遍接受的可行方案是对高放废物实施地质处置。该方案是指将高放废物置于在离地表500～1000m的深部岩石中建造处置工程—处置库中，利用工程屏障和地质屏障对放射性核素的包容和滞留作用使高放废物与人类生存环境长期、永久的隔离。其中，工程屏障是指废物体、废物罐及其外部包裹的缓冲回填材料；地质屏障则指工程屏障外的围岩以及周围的地质体。工程屏障和地质屏障构成了高放废物的“多重屏障系统”。为了确保高放废物地质处置库的长期安全，需要开展高放废物地质处置的安全评价和相关的性能评价，其中就包括对场址围岩特别是目标区域和层位的围岩开展性能研究和相关的评价工作。

一般的场址调查和深部钻探获得的岩芯样品，简单堆叠放置于钻探设施场址地表上或排列放置于岩芯盒内，随后进行简单的表面处理，至多进行初步的简易包装。岩芯不仅失去了真实地质环境下的周围地质体对其的应力，且受到外界环境的干扰，岩芯含水率、矿物氧化还原成分等地球化学性质和物理性质发生变化。而在此基础上改进的“书架式代表岩芯保存法”也不过是对传统岩芯存放模式在管理方式和效率上的改进。

因此，需要开发一种岩芯保存装置和方法，对钻探获得的围岩岩芯在试验研究和相关评价工作开展之前，提供一种接近真实地质条件，提高了对场址围岩性能研究和评价工作的可靠性和置信度，减少了不确定性。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种岩芯弹力缓存密封保存装置和方法，可确保岩芯的密封保存和岩芯的完整性，为岩芯试验研究和性能评价提供地球化学性质完好的完整性岩石。提高对场址围岩性能研究和评价工作的可靠性和置信度，减少不确定性。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种岩芯弹力缓存密封保存装置，所述装置包括：外壳、岩芯存放腔、弹簧和增压螺栓；

所述外壳下部嵌套有岩芯存放腔，所述岩芯存放腔底部和所述外壳的下底板固定连接，且所述岩芯存放腔和所述外壳间设有环形空间；

所述增压螺栓贯穿所述外壳的上底板，并通过弹簧和岩芯存放腔顶部活动连接。

进一步的，所述装置还包括压力传感器，所述压力传感器位于弹簧和岩芯存放腔顶部之间。

进一步的，所述增压螺栓和所述弹簧通过销轴和固定螺杆连接。

进一步的，所述装置还包括密封板，所述密封板一端和所述弹簧连接，另一端用于密封岩芯。

进一步的，所述外壳为圆柱体或长方体或六棱柱。

本发明采用的技术方案是：一种岩芯弹力缓存密封保存方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将岩芯装入铝箔袋内，完成岩芯包装；

(2)将包装完毕的装有岩芯样品的铝箔袋抽真空密封且密封检漏后放入所述岩芯弹力缓存密封保存装置的岩芯存放区，加盖密封板并连接弹簧；

(3)在所述岩芯弹力缓存密封保存装置的岩芯存放区与外壳之间的环形区域内装填可自由收缩膨胀的物质；

(4)通过压力传感器和增压螺栓，调节压力至预设值。

进一步的，在步骤(1)之前还包括：对钻探获得的岩芯进行表面处理和切割。

进一步的，在步骤(4)之后还包括对所述岩芯弹力缓存密封保存装置进行编号记录，以待后续试验。

进一步的，在步骤(4)之后还包括对所述岩芯弹力缓存密封保存装置进行压力检测。

进一步的，步骤(3)中所述物质为水泥。

本发明的效果在于，采用本发明所述的装置和方法，有以下优点：

1.岩芯存放区上部密封板处连接的可伸缩弹簧装置及其周围装填的可膨胀水泥可分别在上部和四周位置给予存放的岩芯适度的弹性张力，在岩芯保存过程中有效的防止其变形。

2.装载的可伸缩弹簧与岩芯存放区上部密封板连接处安装有一压力传感器，在岩芯的保存过程中可对压力进行监测和控制，为岩芯的保存提供一个可控的压力环境。

3.岩芯用铝箔纸包装并抽真空密封实现对岩芯的密封保存，随后将其放入岩芯存放区，该存放区顶部密封板可实现存放岩芯的二次密封保存。该装置可实现对岩芯的密封保存，在岩芯保存过程中有效防止其失水和与空气接触变性。

4.该装置设计紧凑，装置顶部与密封板通过可伸缩弹簧相连接，连接简单，可靠性高，易于实现压力缓冲；岩芯存放区周围环形区域填充自由收缩膨胀水泥，成本低、操作便捷，易于实现岩芯周围均匀的压力缓冲；装置岩芯存放区为密封保存区，可实现岩芯的密封保存；装置小巧轻便，便于运输和开展试验，且装置所有部件都为耐腐蚀金属材质，稳定性好。

附图说明

图1是本发明所述装置一实施例的结构示意图；

图2是图1中所述装置一实施例的a-a剖面结构示意图；

图3是图1中所述装置一实施例的俯视图；

图4是本发明所述方法一实施例的流程示意图；

图5是本发明所述方法一实施例的操作流程示意图。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。

参阅图1-2所示，图1是本发明所述装置一实施例的结构示意图，图2是图1中所述装置一实施例的a-a剖面结构示意图。所述装置包括：外壳1、岩芯存放腔2、弹簧3和增压螺栓4。

所述外壳1下部嵌套有岩芯存放腔2，所述岩芯存放腔2底部和所述外壳1的下底板5固定连接，且所述岩芯存放腔2和所述外壳1间设有环形空间。该环形空间用于填充可自由收缩膨胀的物质。所述物质可以为可膨胀水泥。

所述增压螺栓4贯穿所述外壳1的上底板6，并通过弹簧3和岩芯存放腔2顶部活动连接。在使用该装置时，弹簧3和岩芯存放腔2顶部可拆卸。

所述装置还包括压力传感器9，所述压力传感器9位于弹簧3和岩芯存放腔2顶部之间。压力传感器9在岩芯的保存过程中可对压力进行监测和控制，为岩芯的保存提供一个可控的压力环境。

所述增压螺栓4和所述弹簧3通过销轴7和固定螺杆8连接。

所述装置还包括密封板10，所述密封板10一端和所述弹簧3连接，另一端和岩芯接触，用于密封岩芯。所述弹簧3位于上底板6和密封板10的轴向上。即弹簧3上下部分别顶住装置上底板6和岩芯存放区上部密封板10。

参阅图3，图3是图1中所述装置一实施例的俯视图。在一个具体的实施例中，所述外壳为六棱柱。在其他实施例中，所述外壳还可以为圆柱体或长方体，本发明在此不做限定。

区别于现有技术，本发明提供的岩芯弹力缓存密封保存装置，该装置设计紧凑，岩芯存放腔顶部与密封板通过可伸缩弹簧相连接，连接简单，可靠性高，易于实现压力缓冲；岩芯存放腔周围环形区域填充自由收缩膨胀水泥，成本低、操作便捷，易于实现岩芯周围均匀的压力缓冲；装置岩芯存放区为密封保存区，可实现岩芯的密封保存；装置小巧轻便，便于运输和开展试验，且装置所有部件都为耐腐蚀金属材质，稳定性好。

如图4-5所示，图4是本发明所述方法一实施例的流程示意图，图5是本发明所述方法一实施例的操作流程示意图。所述方法包括以下步骤：

步骤101：将岩芯装入铝箔袋内，完成岩芯包装。

在步骤101之前还包括：对钻探获得的岩芯进行表面处理和切割。然后将经过处理的岩芯装入铝箔袋内，完成岩芯包装工作。

步骤102：将包装完毕的装有岩芯样品的铝箔袋抽真空密封且密封检漏后放入所述岩芯弹力缓存密封保存装置的岩芯存放区，加盖密封板并连接弹簧。

将包装完毕的装有岩芯样品的铝箔袋抽真空密封，确保岩芯的地球化学性质不受外界环境的影响。且密封后应进行密封性检查，确保铝箔袋密封功能的完好性。密封检漏后放入装置的岩芯存放腔内，加盖密封板并与装置顶部通过弹簧连接，实现对所保存岩芯顶部的缓冲。

需要指出的是，所述装置在使用之前和岩芯放入之后，需对装置密封板的密封性和顶部弹簧的功能完好性进行查验。

步骤103：在所述岩芯弹力缓存密封保存装置的岩芯存放区与外壳之间的环形区域内装填可自由收缩膨胀的物质。

所述物质为水泥。

在一个具体的实施例中，在岩芯存放区与装置外壳之间的环形区域内装填可自由收缩膨胀的水泥，实现对所保存岩芯周边区域的缓冲

步骤104：通过压力传感器和增压螺栓，调节压力至预设值。

在将增压螺栓调至预设压力值后，还要对所述岩芯保存装置进行压力检测，维持恒定的储存压力。

最后，对所述岩芯保存装置进行编号记录，以待后续试验。

区别于现有技术，本发明提供的岩芯弹力缓存密封保存方法，可确保岩芯的密封保存和岩芯的完整性，为岩芯试验研究和性能评价提供地球化学性质完好的完整性岩石。提高对场址围岩性能研究和评价工作的可靠性和置信度，减少不确定性。

本领域技术人员应该明白，本发明所述的装置和方法并不限于具体实施方式中所述的实施例，上面的具体描述只是为了解释本发明的目的，并非用于限制本发明。本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围，本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。