利于受力的传递和气体的流动。本实施例中在 岩样1上套有一个与岩样同轴布置的密闭套筒13,在密闭套筒13与岩样之间的空隙内设 置硅胶密封层14(由硅胶充填形成），防止气体从侧面溢出；在岩样1的中间钻孔101内充 填硅胶。该装置中加压泵4连接进气管5,进气管的出气口连通岩样下端的通气压盘15,岩 样上端的通气压盘15依次经出气管6和量管7接至储水容器8内，出气管6上设有压力表 9。通气压盘15和硅胶密封层14形成一个从岩样底部进入、岩样顶部流出的轴向气体流通 通道，可以直接测试岩样1的轴向气体渗透系数。
[0035] 本实施例的测试方法如下：
[0036] 1、取芯：在开挖损伤区中取出岩芯，岩芯尺寸要大于100X50mm，建议尺寸为 200X 100mm，以方便后期的加工。取芯钻孔方向最好与结构面保持垂直，以降低结构面 对岩石物理力学特性的影响。将取出的200X 100mm岩芯在中间进行钻孔，钻孔尺寸为 100 X 50mm，作为岩样1 ;
[0037] 2、环向气体渗透系数测试：
[0038] 2. 1、将岩样1装入环向气体渗透系数的测试装置；
[0039] 2. 2、轴向加压装置3和环向加压装置2对岩样1加压至设定值；
[0040] 2. 3、打开加压泵4往岩样1的中间钻孔101内注入氮气；
[0041] 2. 3、实时记录压力表9和量管7读数；
[0042] 3、轴向气体渗透系数测试：
[0043] 3. 1、往岩样中间钻孔101内充填硅胶；
[0044] 3. 2、将岩样1装入轴向气体渗透系数的测试装置；
[0045] 3. 3、轴向加压装置3和环向加压装置2对岩样加压至设定值；
[0046] 3. 4、打开加压泵4往岩样的中间钻孔内注入氮气；
[0047] 3. 5、实时记录压力表9和量管7读数；
[0048] 4、根据所记录数据及渗透系数计算公式计算渗透系数，计算公式如下：
[0050] 式中，K为渗透系数（m2)，Q为气体流速（m 3/s)(由步骤2、3记录的数据计算得到）， U为气体粘度（Pa* s)，L为试验用岩样长度（m)，A是岩样的截面面积（m2)，^为大气压力 (Pa)，P为注入气体压力（Pa)。
[0051] 5、建立时间-渗透系数、环向压力-环向渗透系数、轴向压力-轴向渗透系数表达 关系式。
[0052] 本实施例中注入的氮气压力为0? 2MPa，加载环向压力为2~30MPa，轴向压力压不 超过单轴抗压强度的60%，一次测试时间为3~4天。
【主权项】
1. 一种各向异性岩石损伤程度测试装置，用于测试岩样（1)的环向气体渗透系数和轴 向气体渗透系数，该装置包括对岩样轴向和环向加压的轴向加压装置做和环向加压装置 (2)，岩样中间具有中间钻孔（101)，其特征在于；该装置还具有加压盘、密闭套筒（13)、加 压累（4)、进、出气管巧、6)、储水容器巧）、压力表（9)和量管（7)，所述岩样（1)上套有与 岩样同轴的密闭套筒（13)，岩样的上下两端与轴向加压装置之间垫有加压盘，所述加压累 (4)经进气管（5)接于岩样下端，岩样上端依次经出气管（6)和量管（7)接至储水容器巧） 内，出气管上接有压力表巧）； 测试环向气体渗透系数时，所述加压盘为密封盘（10)，在岩样上端的密封盘与轴向加 压装置之间填充顶部孔隙介质层（11)，密闭套筒与岩样之间填充侧面孔隙介质层（12)，且 侧面孔隙介质层顶部（12)与顶部孔隙介质层（11)连成一体；所述进气管巧）的出气口穿 过岩样下端的密封盘（10)连通岩样的中间钻孔，所述出气管（6)进气口连通顶部孔隙介质 层（11); 测试轴向气体渗透系数时，所述加压盘为通气压盘（15)，密闭套筒与岩样之间填充娃 胶密封层（14)，所述岩样的中间钻孔（101)内充填硅胶；所述进气管巧）的出气口连通岩 样下端的通气压盘（15)，所述出气管（6)进气口连通上端的通气压盘（15)。2. 根据权利要求1所述的各向异性岩石损伤程度测试装置，其特征在于：所述顶部孔 隙介质层（11)和侧面孔隙介质层（12)由级配良好的沙粒充填形成。3. -种应用权利要求1所述装置进行测试的方法，其特征在于步骤如下： 3. 1、取巧；在开挖损伤区中取出岩巧，并在其中间钻孔，作为岩样（1); 3. 2、环向气体渗透系数测试： 3.2. 1、将岩样（1)装入对应装置； 3. 2. 2、轴向加压装置（3)和环向加压装置（2)对岩样（1)加压至设定值； 3. 2. 3、打开加压累（4)往岩样（1)的中间钻孔（101)内注入氮气； 3. 2. 3、实时记录压力表（9)和量管（7)读数； 3. 3、轴向气体渗透系数测试： 3. 3. 1、岩样中间钻孔（101)内充填硅胶； 3. 3. 2、将岩样（1)装入对应装置； 3. 3. 3、轴向加压装置（3)和环向加压装置（2)对岩样加压至设定值； 3. 3. 4、打开加压累（4)往岩样的中间钻孔内注入氮气； 3. 3. 5、实时记录压力表（9)和量管（7)读数； 3. 4、根据所记录数据及渗透系数计算公式计算渗透系数，计算公式如下：式中，K为渗透系数（m2)，Q为气体流速（m3/s)，y为气体粘度（Pa?S)，L为试验用岩 样长度（m)，A是岩样的截面面积（m2)，P。为大气压力（Pa)，P为注入气体压力（Pa)。 3. 5、建立时间-渗透系数、环向压力-环向渗透系数、轴向压力-轴向渗透系数表达关 系式。4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于：注入的氮气压力为0. 2MPa，加载环向压力 为2~30MPa，轴向压力压小于单轴抗压强度的60%，一次测试时间为3~4天。5. 根据权利要求3或4所述的的方法，其特征在于：取巧钻孔方向与结构面垂直。6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述岩样（1)尺寸为200X100mm，钻孔尺 寸为 100X50mm。
【专利摘要】本发明涉及一种各向异性岩石损伤程度测试装置及其测试方法。本发明的目的是提供一种结构简单、操作方便、成本较低的各向异性岩石损伤程度测试装置及其测试方法，以直接量测损伤岩石不同方向的气体渗透性。本发明的技术方案是：该装置用于测试岩样的环向气体渗透系数和轴向气体渗透系数，装置包括对岩样轴向和环向加压的轴向加压装置和环向加压装置，岩样中间具有中间钻孔，该装置还具有加压盘、密闭套筒、加压泵、储水容器、压力表和量管，岩样上套有与岩样同轴的密闭套筒，岩样的上下两端与轴向加压装置之间垫有加压盘，加压泵经进气管接于岩样下端，岩样上端依次经出气管和量管接至储水容器内，出气管上接有压力表。本发明适用于地下工程领域。
【IPC分类】G01N7/10, G01N15/08
【公开号】CN104931403
【申请号】CN201510320304
【发明人】刘宁, 倪绍虎, 房敦敏, 吴关叶, 朱红波, 周晓明, 王恒乐
【申请人】中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年6月11日