一种富水基岩段斜井冻结井壁受力模拟试验系统与方法与流程

本发明涉及一种对斜井井壁施加围压及孔隙水压的模拟实验系统，具体涉及一种富水基岩段斜井冻结井壁受力模拟试验系统与方法，属于井下模拟实验系统技术领域。

背景技术：

随着西部地区煤炭开发的进行，该地区的煤矿生产能力较大，这种地区的井壁穿过的地层以白垩系、侏罗系等岩层为主，该地层成岩较晚，强度低，含水量高，遇水容易泥化，而含水层中的水以孔隙水为主，注浆时浆液难以扩散，注浆效果差，故对于含水量大的基岩层不得不采用冻结法施工；而斜井开拓法是指用斜井对矿床进行开拓的一种地下开拓方法，适用于矿体倾角在12°-15°之间的矿床，斜井与矿体的相对位置主要决定于矿区地形、工程地质和矿体赋存条件，斜井开拓较竖井开拓简单，建设速度快，初期投资小，因此应用越来越广泛。因此在富含孔隙水的基岩段斜井冻结井壁的设计问题日益受到关注，基岩段岩石具有一定的自稳能力，地应力场作用的影响对井壁不构成威胁，井壁多在冻结壁解冻过程中孔隙水压的作用下发生破坏，而现有针对井下的模拟试验装置，如竖井高压试验台，模拟的井壁形状为圆形，而且无法实现地层的冻结及解冻工况，而斜井井壁为异形结构，富水基岩段井壁的破坏多由冻结壁解冻过程中的孔隙水压引起，常用的模拟试验系统无法真实地模拟斜井冻结井壁的实际受力情况，故无法为斜井井壁的设计提供可靠的参考。

技术实现要素：

为了克服现有技术存在的各种不足，本发明提供一种富水基岩段斜井冻结井壁受力模拟试验系统与方法，可对富含孔隙水的基岩中斜井井壁在冻结壁解冻过程孔隙水压作用下的受力变形规律进行测试，充分了解冻结壁解冻过程孔隙水压对井壁受力变形规律的影响，为富水基岩段斜井冻结井壁的设计提供指导和参考。

为了解决上述问题，本发明一种富水基岩段斜井冻结井壁受力模拟试验系统，包括高压试验台、压力加载系统及数据采集系统，高压试验台包括上端盖、承压筒和底座，上端盖的底端通过螺母、螺杆和垫片固定在承压筒的上端，底座的上端通过螺母、螺杆和垫片固定在承压筒的下端，模型井壁设在承压筒内，模型井壁的四周设有试验用孔隙围岩，孔隙围岩的下端与底座上端之间设有下封口板，孔隙围岩的上端与上端盖下端之间设有轴压垫板和上封口板，轴压垫板密封安装在上封口板的上端，轴压垫板、上封口板和下封口板均为中心带孔板，且上封口板与下封口板的中心孔与模型井壁外径相当，并与模型井壁之间通过轴向密封圈密封，轴压垫板的中心孔内径大于上封口板、下封口板的中心孔内径，上封口板与轴压垫板接触的一面沿环向设有一圈凹槽，上端盖、轴压垫板、上封口板、承压筒、下封口板和底座之间的端面接触部位之间均通过径向密封圈密封；

压力加载系统包括伺服加压稳压系统及高压管路，上封口板、孔隙围岩和下封口板的外部均紧紧包裹有一层橡胶膜，橡胶膜与承压筒之间的空腔构成围压加压腔，承压筒侧壁上开设有围压加压孔；上封口板上端的环向凹槽与轴压垫板之间的空腔构成轴向加压腔，轴压垫板上开设有轴向加压孔，上封口板上开有上孔隙水压加压孔，下封口板上开有下孔隙水压加压孔，伺服加压稳压系统分别通过高压管路连接围压加压孔向围压加压腔注水施加围压、连接轴向加压孔向轴向加压腔内注水施加轴向荷载、连接上孔隙水压加压孔和下孔隙水压加压孔向孔隙围岩内加载孔隙水压；

所述数据采集系统包括传感器组、数据采集仪和计算机，传感器组被布置在模型井壁和孔隙围岩中，传感器组中的各个传感器的导线与数据采集仪相连，数据采集仪与计算机相连。

进一步的，为减小孔隙围岩与上封口板、下封口板接触界面的摩擦力，在孔隙围岩与上、下封口板接触界面处设置了“三油两膜”的润滑层，所述润滑层包括由下封口板至围岩界面或者由上封口板至围岩界面依次均匀铺设的一层二硫化钼润滑脂，一层聚四氟乙烯薄膜、一层二硫化钼润滑脂、一层聚四氟乙烯膜和一层二硫化钼润滑脂；

为提高孔隙水压力的传递速度及改善加载的均匀性，在润滑层与孔隙围岩界面之间铺设一层透水布，上封口板和下封口板上的孔隙水压孔均透过润滑层伸入到滤水布内，从而保证水由孔隙水压加压孔注入，在透水布内迅速扩散并均匀传递进入到孔隙围岩当中。

所述试验系统还包括冻结系统，冻结系统包括低温制冷机和冻结液循环通道，模型井壁的上端连接出液管，下端连接进液管，模型井壁、进液管和出液管之间的内腔组成冻结液循环通道，进液管进口和出液管出口分别与低温制冷机相连。

通过低温制冷机向冻结液循环通道内通入低温冻结液体，模拟地层的冻结过程，模型井壁的上下两端开设密封槽用于与进液管、出液管密封相连。

进一步的，所述传感器组包括粘贴于模型井壁内壁、外壁的若干应变传感器和若干温度传感器，以及埋设于孔隙围岩内的温度传感器和土压计，孔隙围岩内温度传感器的导线、土压计的导线以及粘附于模型井壁外壁的应变传感器的导线、温度传感器的导线分别通过下封口板上开设的引线孔引出至数据采集仪；粘附于模型井壁内壁上的应变传感器的导线、温度传感器的导线分别通过出液管外壁上设置的圆形法兰接头引出至数据采集仪。

在模型井壁的外壁靠近上封口板与孔隙围岩接触界面的位置沿轴向开有宽度和深度都极小、通至模型井壁顶端的引线槽。槽内灌满密封胶可将光纤类细小的传感器件引线引出，密封胶固化后需将表面打磨光滑，并顺滑过渡到井壁表面，不影响试验台密封性。

为避免孔隙围岩中存在尖锐硬物划破橡胶膜，在孔隙围岩的外表面与橡胶膜接触的界面均匀涂抹一层氧树脂系胶结剂。涂抹前应将孔隙围岩的外表面清理干净，待环氧树脂系胶结剂固化后，将环氧树脂系胶结剂表面处理光滑平整，包裹一层塑料薄膜后再套装橡胶膜。

进一步的，进液管与出液管采用耐低温的柔性材料，通过模型井壁上的密封卡槽进行固定。耐低温的柔性材料可采用乳胶、橡胶等。

在上封口板的上端面且靠近模型井壁处以及下封口板的下端面靠近模型井壁处，均沿环向设有若干圈铜制盘管，在冻结井壁解冻过程中，所述铜制盘管连接低温制冷机。

为了防止解冻时水沿着孔隙围岩与上封口板、下封口板的接触界面进入到模型井壁与孔隙围岩的接触界面，影响模拟实验结果，上下两端铜制盘管接入低温制冷机从而保证孔隙围岩的顶端和底端的解冻速度慢于中间层位的解冻速度。

为了保证橡胶套的密封固定，在轴向垫板、上封口板、下封口板的外径端面均设有密封卡槽。

为了进一步提高系统的保温性能，整个受力模拟试验台外侧包裹保温棉材料，进行绝热处理。

一种富水基岩段斜井冻结井壁受力模拟试验方法，包括以下步骤，

第一步，装配模拟试验台，具体步骤如下：

a，制作模型井壁，然后在模型井壁的内壁、外壁粘贴若干应变传感器和温度传感器并做好保护；

b，将铜制盘管固定在下封口板的预设位置，通过拉紧螺杆及拉紧法兰将下封口板固定在底座上，下封口板的中心线与底座重合；

c，将进液管通过密封卡槽与模型井壁底端连接在一起，将模型井壁底端插入下封口板，二者间通过轴向密封圈进行密封，并将进液管从底座的底端引出，通过水平尺与垂直度测定仪保证模型井壁的对中竖直，用水平尺记录下模型井壁在各个方向与下封口板外径边界线的距离；

d，将承压筒下端通过螺母、螺杆和垫片固定在底座的上端，二者之间接触部位通过径向密封圈密封；

e，将上封口板穿过模型井壁，然后吊装上端盖并将上端盖下端通过螺母、螺杆和垫片固定在承压筒的上端，通过拉紧螺杆、拉紧法兰、六角螺母和平垫圈将上封口板固定在上端盖上，完成试验台装配；

第二步，进行静水压力试验，具体步骤如下：

a，将各传感器接入数据采集仪，并将围压加压孔通过高压管路接入伺服加压稳压系统，其余加压孔均关闭，向试验空间内注水；通过静水压力试验，检验试验台的密封性，以及模型井壁内、外壁传感器是否有损坏，同时消除模型井壁的初始应力及装配应力；

b，静水压力试验完成后，拆除上端盖和上封口板进行排水，排水完毕后，拆除承压筒；

第三步，制作孔隙围岩，具体步骤如下：

a，在下封口板与孔隙围岩接触界面做“三油两膜”的润滑处理，具体的首先在下封口板上端均匀涂抹一层二硫化钼润滑脂，在二硫化钼润滑脂的上面铺设一层聚四氟乙烯膜，在聚四氟乙烯膜的上面铺设一层二硫化钼润滑脂，在二硫化钼润滑脂的上面铺设一层聚四氟乙烯膜，在聚四氟乙烯膜的上面铺设一层二硫化钼润滑脂，在二硫化钼润滑脂的上面铺设一层透水布；

b，安装孔隙围岩模板，分层浇筑孔隙围岩，将温度传感器和土压计通过引线孔引入做好密封，并置于预埋点；孔隙围岩成型采用夯锤夯实，直至达到设计高度，达到设计高度后松铺一层，待试验台装配时压实，夯实过程要保证层与层之间的均匀、同一层不同部位的均匀，同时夯实过程中要注意测试元件、传输线路的保护，每层都要水平尺对模型井壁进行对中矫正，防止夯实过程中模型井壁产生偏斜，顶部预留高度要合理，预留高度过小，螺母、螺杆紧固困难，无法实现试验空间的密封，预留高度过大，轴压垫板与上端盖脱离，同样无法实现密封；

c，在上封口板与孔隙围岩接触的界面同样做“三油两膜”的润滑处理，润滑层与孔隙围岩的顶部之间再铺一层透水布，将上封口板置于润滑层的上面，再将轴压垫板置于上封口板的上部，进行孔隙围岩的养护，天气寒冷时，需搭建养护棚，保证孔隙围岩养护的温度和湿度；

第四步，在有压状态下对孔隙围岩进行饱和，具体步骤如下：

a，待孔隙围岩成型后，拆卸孔隙围岩模板，拆卸掉的模板清理刷油，在孔隙围岩外部均布涂抹环氧树脂系胶结剂，待环氧树脂系胶结剂硬化后，表面做光滑平整处理，套装橡胶膜，并通过轴压垫板、上封口板、下封口板外部的密封卡槽将其密封固定；

b，依次将承压筒底端固定于底座上端，上端盖底端固定于承压筒顶端，完成试验台的装配；

c，将伺服加压稳压系统分别通过高压管路接入围压加压孔和下孔隙水压加压孔，将上孔隙水压加压孔连接真空管路、干燥塔、真空皿和真空泵，先通过围压加压孔注水施加围压，待围压稳定后，通过下孔隙水压加压孔注水施加孔隙水压，同时将上孔隙水压孔打开，通过真空泵抽真空，在有压状态下对孔隙围岩进行饱和，加载过程中，孔隙水压要一直保持小于围压；待上孔隙水压孔稳定出水后，关闭上孔隙水压孔，若孔隙围岩内孔隙水压力保持稳定则认为孔隙围岩完成饱和；

d，饱和完成后，卸载孔隙水压至0mpa并关闭下孔隙水压孔，待孔隙水压卸载完毕后卸载围压至0mpa，并关闭围压加压孔；

第五步，冻结壁解冻过程中孔隙水压对井壁的作用进行模拟试验，具体步骤如下：

a，各项压力卸载后，将出液管通过密封卡槽与模型井壁顶端连接在一起，将模型井壁内壁的传感器导线通过圆形法兰接头引出并做好密封；安装冻结系统，并将进液管、出液管分别与低温制冷机连接，做好保温措施，开始冻结；

b，待冻结完成后，打开围压加压孔及下孔隙水压加压孔，并将上孔隙水压孔和轴压加压孔分别接入伺服加压稳压系统，开始分级加压，监测解冻过程中模型井壁与孔隙围岩应力场、温度场的变化规律，在分级加压时应保证围压始终大于轴向压力及孔隙水压力，在解冻过程中，应将铜制盘管接入低温制冷机，保证孔隙围岩的顶端和底端的解冻速度要慢于中间层位的解冻速度，防止解冻时水沿着孔隙围岩与上、下封口板的接触界面处进入到模型井壁与孔隙围岩的接触界面，直接作用到模型井壁上。

本发明可实现斜井井壁在富含孔隙水的基岩冻结壁解冻过程中孔隙水压力作用下的受力变形规律模拟，充分了解冻结壁解冻过程孔隙水压对井壁受力变形规律的影响，进而为斜井冻结井壁的设计提供指导，特别适用于富水基岩地层斜井冻结井壁的设计研究。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是图1中ⅱ-ⅱ截面图；

图3为图1中a处放大示意图；

图4为图1中b处放大示意图；

图5为图1中c处放大示意图；

图中：1.上端盖，2.承压筒，3.底座，4.垫片，5.螺母，6.螺杆，7.轴压垫板，8.上封口板，9.下封口板，10.拉紧螺杆，11.拉紧法兰，12.平垫圈，13.六角螺母，14.进液管，15.出液管，16.圆形法兰接头，17.铜制盘管，18.模型井壁，19.孔隙围岩，20.环氧树脂系胶结剂，21.橡胶膜，22.二硫化钼润滑脂，23.聚四氟乙烯膜，24.透水布，25.围压加压孔，26.围压加压腔，27.吊环孔，28.轴压加压孔，29.轴压加压腔，30.上孔隙水压加压孔，31.下孔隙水压加压孔，32.引线孔，33.密封卡槽，34.引线槽，35.密封卡槽，36.轴向密封圈，37.径向密封圈。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做详细的阐述。

如图1和图2所示，一种富水基岩段斜井冻结井壁受力模拟试验系统，包括高压试验台、压力加载系统及数据采集系统，高压试验台包括上端盖1、承压筒2和底座3，上端盖1的底端通过螺母5、螺杆6和垫片4固定在承压筒2的上端，底座3的上端通过螺母5、螺杆6和垫片4固定在承压筒2的下端，模型井壁18设在承压筒2内，模型井壁18的四周设有试验用孔隙围岩19，孔隙围岩19的下端与底座3上端之间设有下封口板9，孔隙围岩19的上端与上端盖1下端之间设有轴压垫板7和上封口板8，轴压垫板7密封安装在上封口板8的上端，轴压垫板7、上封口板8和下封口板9均为中心带孔板，且上封口板8与下封口板9的中心孔与模型井壁18外径相当，并与模型井壁18之间通过轴向密封圈36密封，轴压垫板7的中心孔内径大于上封口板8、下封口板9的中心孔内径，上封口板8与轴压垫板7接触的一面沿环向设有一圈凹槽，上端盖1、轴压垫板7、上封口板8、承压筒2、下封口板9和底座3之间的端面接触部位之间均通过径向密封圈37密封；

压力加载系统包括伺服加压稳压系统及高压管路，上封口板8、孔隙围岩19和下封口板9的外部均紧紧包裹有一层橡胶膜21，橡胶膜21与承压筒2之间的空腔构成围压加压腔26，承压筒2侧壁上开设有围压加压孔25；上封口板8上端的环向凹槽与轴压垫板7之间的空腔构成轴向加压腔29，轴压垫板7上开设有轴向加压孔28，上封口板8上开有上孔隙水压加压孔30，下封口板9上开有下孔隙水压加压孔31，伺服加压稳压系统分别通过高压管路连接围压加压孔25向围压加压腔26注水施加围压、连接轴向加压孔28向轴向加压腔内注水施加轴向荷载、连接上孔隙水压加压孔30和下孔隙水压加压孔31向孔隙围岩19内加载孔隙水压；

所述数据采集系统包括传感器组、数据采集仪和计算机，传感器组被布置在模型井壁18和孔隙围岩19中，传感器组中的各个传感器的导线与数据采集仪相连，数据采集仪与计算机相连。

如图3所示，为减小孔隙围岩19与上封口板8、下封口板9接触界面的摩擦力，在孔隙围岩与上、下封口板接触界面处设置了“三油两膜”的润滑层，所述润滑层包括由下封口板至围岩界面或者由上封口板至围岩界面依次均匀铺设的一层二硫化钼润滑脂22，一层聚四氟乙烯薄膜23、一层二硫化钼润滑脂22、一层聚四氟乙烯膜23和一层二硫化钼润滑脂22；

为提高孔隙水压力的传递速度及改善加载的均匀性，在润滑层与孔隙围岩界面之间铺设一层透水布24，上封口板8和下封口板9上的孔隙水压孔均透过润滑层伸入到滤水布内，从而保证水由孔隙水压加压孔注入，在透水布内迅速扩散并均匀传递进入到孔隙围岩当中。

所述试验系统还包括冻结系统，冻结系统包括低温制冷机和冻结液循环通道，模型井壁18的上端连接出液管15，下端连接进液管14，模型井壁18、进液管14和出液管15之间的内腔组成冻结液循环通道，进液管14进口和出液管15出口分别与低温制冷机相连。

通过低温制冷机向冻结液循环通道内通入低温冻结液体，模拟地层的冻结过程，模型井壁的上下两端开设密封槽用于与进液管、出液管密封相连。

进一步的，所述传感器组包括粘贴于模型井壁18内壁、外壁的若干应变传感器和若干温度传感器，以及埋设于孔隙围岩19内的温度传感器和土压计，孔隙围岩19内温度传感器的导线、土压计的导线以及粘附于模型井壁外壁的应变传感器的导线、温度传感器的导线分别通过下封口板9上开设的引线孔32引出至数据采集仪；粘附于模型井壁18内壁上的应变传感器的导线、温度传感器的导线分别通过出液管15外壁上设置的圆形法兰接头16引出至数据采集仪。

如图5所示，在模型井壁18的外壁靠近上封口板与孔隙围岩接触界面的位置沿轴向开有宽度和深度都极小、通至模型井壁顶端的引线槽34。槽内灌满密封胶可将光纤类细小的传感器件引线引出至数据采集仪，密封胶固化后需将表面打磨光滑，并顺滑过渡到井壁表面，不影响试验台密封性。模型井壁外壁设有的引线槽位置、宽度及深度设置要以不影响井壁受力为原则，引线槽的位置要避开模型井壁受力控制关键点及附近。

如图4所示，为避免孔隙围岩中存在尖锐硬物划破橡胶膜，在孔隙围岩19的外表面与橡胶膜21接触的界面均匀涂抹一层氧树脂系胶结剂20或者针入度较高的公路沥青。涂抹前应将孔隙围岩19的外表面清理干净，待环氧树脂系胶结剂20固化后，将环氧树脂系胶结剂表面处理光滑平整，包裹一层塑料薄膜后再套装橡胶膜21。

进一步的，进液管14与出液管15采用耐低温的柔性材料，通过模型井壁上的密封卡槽35进行固定。耐低温的柔性材料可采用硅胶、橡胶等。

在上封口板8的上端面且靠近模型井壁18处以及下封口板9的下端面靠近模型井壁18处，均沿环向设有若干圈铜制盘管17，在冻结井壁解冻过程中，所述铜制盘管17连接低温制冷机。

为了防止解冻时水沿着孔隙围岩19与上封口板8、下封口板9的接触界面进入到模型井壁18与孔隙围岩19的接触界面，影响模拟实验结果，上下两端铜制盘管17接入低温制冷机从而保证孔隙围岩19的顶端和底端的解冻速度慢于中间层位的解冻速度。

为了保证橡胶套21的密封固定，在轴向垫板7、上封口板8、下封口板9的外径端面均设有密封卡槽33。

为了进一步提高系统的保温性能，整个受力模拟试验台外侧包裹保温棉材料，进行绝热处理。

一种富水基岩段斜井冻结井壁受力模拟试验方法，包括以下步骤，

第一步，装配模拟试验台，具体步骤如下：

a，制作模型井壁18，然后在模型井壁18的内壁、外壁粘贴若干应变传感器和温度传感器并做好保护；

b，将铜制盘管17固定在下封口板9的预设位置，通过拉紧螺杆10及拉紧法兰11将下封口板9固定在底座3上，下封口板9的中心线与底座3重合；

c，将进液管14通过密封卡槽35与模型井壁18底端连接在一起，将模型井壁18底端插入下封口板9，二者间通过轴向密封圈36进行密封，并将进液管从底座3的底端引出，通过水平尺与垂直度测定仪保证模型井壁18的对中竖直，用水平尺记录下模型井壁18在各个方向与下封口板9外径边界线的距离；

d，将承压筒2下端通过螺母5、螺杆6和垫片4固定在底座3的上端，二者之间接触部位通过径向密封圈37密封；

e，将上封口板8穿过模型井壁18，然后吊装上端盖1并将上端盖1下端通过螺母5、螺杆6和垫片4固定在承压筒2的上端，通过拉紧螺杆10、拉紧法兰11、六角螺母12和平垫圈13将上封口板固定在上端盖1上，完成试验台装配；

第二步，进行静水压力试验，具体步骤如下：

a，将各传感器接入数据采集仪，并将围压加压孔25通过高压管路接入伺服加压稳压系统，其余加压孔均关闭，向试验空间内注水；通过静水压力试验，检验试验台的密封性，以及模型井壁18内、外壁传感器是否有损坏，同时消除模型井壁18的初始应力及装配应力；

b，静水压力试验完成后，拆除上端盖1和上封口板8进行排水，排水完毕后，拆除承压筒2；

第三步，制作孔隙围岩19，具体步骤如下：

a，在下封口板9与孔隙围岩19接触界面做“三油两膜”的润滑处理，具体的首先在下封口板9上端均匀涂抹一层二硫化钼润滑脂22，在二硫化钼润滑脂22的上面铺设一层聚四氟乙烯膜23，在聚四氟乙烯膜23的上面铺设一层二硫化钼润滑脂22，在二硫化钼润滑脂22的上面铺设一层聚四氟乙烯膜23，在聚四氟乙烯膜23的上面铺设一层二硫化钼润滑脂22，在二硫化钼润滑脂22的上面铺设一层透水布24；

b，安装孔隙围岩19模板，分层浇筑孔隙围岩19，将温度传感器和土压计通过引线孔32引入做好密封，并置于预埋点；孔隙围岩19成型采用夯锤夯实，直至达到设计高度，达到设计高度后松铺一层，待试验台装配时压实，夯实过程要保证层与层之间的均匀、同一层不同部位的均匀，同时夯实过程中要注意测试元件、传输线路的保护，每层都要水平尺对模型井壁18进行对中矫正，防止夯实过程中模型井壁18产生偏斜，顶部预留高度要合理，预留高度过小，螺母5、螺杆6紧固困难，无法实现试验空间的密封，预留高度过大，轴压垫板7与上端盖1脱离，同样无法实现密封；

考虑到孔隙围岩在轴向加载过程中轴向变形过大导致轴向垫板7与上封口板8分离密封失效的问题，一可采取在浇筑孔隙围岩时，预留高度略小一些，在高轴向荷载的条件下进行养护；二施加荷载时，围压与轴向荷载交错相加，先施加围压，在围压的作用下，孔隙围岩会轴向伸长，向上、下端变形，两端的上、下封口板会限制孔隙围岩变形，待围压稳定后再施加轴向荷载，三若在高轴向荷载作用下，轴向垫板与上封口板分离，密封失效，此时卸载，把试验台打开，即把上端盖与轴向垫板拆掉，在轴向垫板与上封口板接触界面铺一层厚的塑料垫，再将轴向垫板放于塑料垫上，将上端盖固定于承压筒上，装配起来试验台，解决轴向密封失效问题。

c，在上封口板8与孔隙围岩19接触的界面同样做“三油两膜”的润滑处理，润滑层与孔隙围岩19的顶部之间再铺一层透水布，将上封口板8置于润滑层的上面，再将轴压垫板7置于上封口板8的上部，进行孔隙围岩19的养护，天气寒冷时，需搭建养护棚，保证孔隙围岩19养护的温度和湿度；

第四步，在有压状态下对孔隙围岩进行饱和，具体步骤如下：

a，待孔隙围岩19成型后，拆卸孔隙围岩模板，拆卸掉的模板清理刷油，在孔隙围岩19外部均布涂抹环氧树脂系胶结剂20，待环氧树脂系胶结剂20硬化后，表面做光滑平整处理，套装橡胶膜21，并通过轴压垫板7、上封口板8、下封口板9外部的密封卡槽33将其密封固定；

b，依次将承压筒2底端固定于底座3上端，上端盖1底端固定于承压筒2顶端，完成试验台的装配；

c，将伺服加压稳压系统分别通过高压管路接入围压加压孔25和下孔隙水压加压孔31，将上孔隙水压加压孔30连接真空管路、干燥塔、真空皿和真空泵，先通过围压加压孔25注水施加围压，待围压稳定后，通过下孔隙水压加压孔31注水施加孔隙水压，同时将上孔隙水压孔30打开，通过真空泵抽真空，在有压状态下对孔隙围岩19进行饱和，加载过程中，孔隙水压要一直保持小于围压；待上孔隙水压孔30稳定出水后，关闭上孔隙水压孔30，若孔隙围岩19内孔隙水压力保持稳定则认为孔隙围岩19完成饱和；

d，饱和完成后，卸载孔隙水压至0mpa并关闭下孔隙水压孔31，待孔隙水压卸载完毕后卸载围压至0mpa，并关闭围压加压孔25；

第五步，冻结壁解冻过程中孔隙水压对井壁的作用进行模拟试验，具体步骤如下：

a，各项压力卸载后，将出液管15通过密封卡槽35与模型井壁18顶端连接在一起，将模型井壁18内壁的传感器导线通过圆形法兰接头16引出并做好密封；安装冻结系统，并将进液管14、出液管15分别与低温制冷机连接，做好保温措施，开始冻结；

b，待冻结完成后，打开围压加压孔25及下孔隙水压加压孔31，并将上孔隙水压孔30和轴压加压孔28分别接入伺服加压稳压系统，开始分级加压，监测解冻过程中模型井壁18与孔隙围岩19应力场、温度场的变化规律，在分级加压时应保证围压始终大于轴向压力及孔隙水压力，在解冻过程中，应将铜制盘管接入低温制冷机，保证孔隙围岩19的顶端和底端的解冻速度要慢于中间层位的解冻速度，防止解冻时水沿着孔隙围岩19与上封口板8、下封口板9的接触界面处进入到模型井壁18与孔隙围岩19的接触界面，直接作用到模型井壁18上。