模拟深部原位地应力的样品制备方法、装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及模拟深部原位地应力的样品制备方法、装置及其使用方法，包括：拟实样品制备，测试样品的弹性模量、泊松比、抗压强度、抗拉强度、内摩擦角、粘聚力、内应力值；按照一定级配调配骨料，将骨料与浆体混合；将混合后的骨料和浆体导入容器中，施力让混合后的骨料和浆体压缩；对压缩后的骨料和浆体进行养护，养护一段时间后取出混合体，获得类岩石材料；当制备的类岩石材料的力学性质、变形特性、内应力数值均与目标岩石相近，则获得模拟深部原位地应力的样品。本申请考虑了岩石原位内应力特征，使得制备出的类岩石材料更加接近深部原位真实岩石的力学性质和变形特性，能够取代地层深部岩石开始试验测试，减小能耗和成本，提供数据的准确性。数据的准确性。数据的准确性。

【技术实现步骤摘要】
模拟深部原位地应力的样品制备方法、装置及其使用方法


[0001]本专利技术涉及岩石力学实验
，尤其涉及模拟深部原位地应力的样品制备方法、装置及其使用方法。

技术介绍

[0002]近年在岩石工程建设中，随着开挖深度的不断增加，直接在现场取心具备较大难度，并且采集回来的岩样因离开原位环境而发生性质改变。所以，现实中越来越青睐于采用相似模型进行模拟，同时也利于进行岩石的力学试验研究。
[0003]目前在制备类岩石材料时，往往只考虑了真实岩石的弹性模量、峰值强度等基础力学性质和变形特性，往往不会考虑地应力作用下岩石的内应力特征，导致制备的类岩石材料缺少关键力学属性，借助其进行的力学试验也不能反映真实岩石的力学行为。

技术实现思路

[0004]本申请为了解决上述技术问题提供模拟深部原位地应力的样品制备方法、装置及其使用方法。
[0005]本申请通过下述技术方案实现：
[0006]模拟深部原位地应力的样品制备方法，包括以下步骤：
[0007]获取目标岩石的弹性模量、泊松比、抗压强度、抗拉强度、内摩擦角、粘聚力、内应力值；
[0008]制备类岩石材料，包括：将研究区域地层岩石制备岩相薄片，通过二值化方法获取岩石粒径分布，按照一定级配调配骨料，将骨料与浆体混合；将混合后的骨料和浆体导入容器中，给混合后的骨料和浆体施力，使其压缩；对压缩后的骨料和浆体进行养护，养护一段时间后取出混合体，获得类岩石材料；
[0009]获取所述类岩石材料的弹性模量、泊松比、抗压强度、抗拉强度、内摩擦角和粘聚力，并与目标岩石的指标比较；当六项指标与目标岩石指标之差的绝对值不超过预设值，则制备的类岩石材料力学性质、变形特性与目标岩石相近；若所述六项指标与目标岩石指标之差的绝对值大于预设值，改变混合体各成分占比，重新制备类岩石材料，直至类岩石材料的所述六项指标与目标岩石之差的绝对值不超过预设值；
[0010]计算制备的类岩石材料的内应力数值，并与目标岩石的内应力值进行对比；当二者的内应力数值之差的绝对值不超过预设值，则制备的类岩石材料的内应力数值与目标岩石相近；若二者的内应力数值之差的绝对值大于预设值，则重新制备类岩石材料；若类岩石材料与目标岩石的内应力值之差大于预设值，则制备类岩石材料的过程中减小施加力；若类岩石材料与目标岩石的内应力值之差小于负预设值，则制备类岩石材料的过程中增大施加力；直至内应力数值之差的绝对值不超过预设值；
[0011]当制备的类岩石材料的力学性质、变形特性、内应力数值均与目标岩石相近，则获得原位内应力样品。
[0012]值得说明的是，所述预设值根据需要设置。
[0013]其中，可通过单、三轴压缩试验以及巴西劈裂试验，获取弹性模量、泊松比、抗压强度、抗拉强度、内摩擦角和粘聚力；通过X射线衍射试验计算内应力数值。
[0014]可选的，制备类岩石材料时采用了模拟深部原位地应力的样品制备装置，所述装置包括高刚度容器、压力板、压力杆和压力监测装置，高刚度容器有浆体入口和浆体出口，浆体出口高于浆体入口，压力板置于高刚度容器内用于从上往下压骨料；
[0015]制备类岩石材料时，将混合后的骨料和浆体从浆体入口导入高刚度容器中，当混合后的骨料和浆体稳定从浆体出口流出时将浆体入口和浆体出口封堵，随后通过压力杆对压力板施加力，通过压力杆与压力板之间的压力监测装置监测所施加的压力；当压力达到目标值时，稳定压力值且压力板不再下降，进行后续养护。
[0016]与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：
[0017]本申请考虑了岩石原位内应力特征，使得制备出的类岩石材料更加接近深部原位真实岩石的力学性质和变形特性，能够取代地层深部岩石开始试验测试，减小能耗和成本，提供数据的准确性。
附图说明
[0018]此处所说明的附图用来提供对本申请实施方式的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施方式的限定。
[0019]图1是实施例中制备模拟深部原位地应力的样品的流程图；
[0020]图2是实施例中各衍射角度关系图；
[0021]图3是实施例中模拟深部原位地应力的样品制备装置的正视图；
[0022]图4是实施例中模拟深部原位地应力的样品制备装置的右视图。
具体实施方式
[0023]为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0024]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
[0026]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和
简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0027]在本专利技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0028]实施例一
[0029]如图1所示，本实施例公开的模拟深部原位地应力的样品制备方法，包括以下步骤：
[0030]S1，获取目标岩石的弹性模量、泊松比、抗压强度、抗拉强度、内摩擦角、粘聚力、内应力值。
[0031]通过单、三轴压缩试验以及巴西劈裂试验，获取弹性模量、泊松比、抗压强度、抗拉强度、内摩擦角和粘聚力，这是本领域的常规技术，此处不再赘述。
[0032]岩石内应力数值的计算可采用现有方法。不过本申请公开了另一种计算岩石内应力数值的方法，具体包括以下步骤：
[0033]制备岩心：选取研究区域地层，沿层理方向取出岩心，将岩心加工成与X射线衍射仪样品台形状、大小、厚度相匹配的样品，将待测面进一步打磨抛光，使其平面平整，消除表面应变层。
[0034]将样品本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.模拟深部原位地应力的样品制备方法，其特征在于：包括以下步骤：获取目标岩石的弹性模量、泊松比、抗压强度、抗拉强度、内摩擦角、粘聚力、内应力值；制备类岩石材料，包括：将研究区域地层岩石制备岩相薄片，获取岩石粒径分布，按照一定级配调配骨料，将骨料与浆体混合；将混合后的骨料和浆体导入容器中，给混合后的骨料和浆体施力，使其压缩；对压缩后的骨料和浆体进行养护，养护一段时间后取出混合体，获得类岩石材料；获取所述类岩石材料的弹性模量、泊松比、抗压强度、抗拉强度、内摩擦角和粘聚力，并与目标岩石的指标比较；当六项指标与目标岩石指标之差的绝对值不超过预设值，则制备的类岩石材料力学性质、变形特性与目标岩石相近；若所述六项指标与目标岩石的对应指标之差的绝对值大于预设值，改变混合体各成分占比，重新制备类岩石材料，直至类岩石材料的所述六项指标与目标岩石的对应指标之差的绝对值不超过预设值；计算制备的类岩石材料的内应力数值，并与目标岩石的内应力值进行对比；当二者的内应力数值之差的绝对值不超过预设值，则制备的类岩石材料的内应力数值与目标岩石的内应力数值相近；若二者的内应力数值之差的绝对值大于预设值，则重新制备类岩石材料；若类岩石材料与目标岩石的内应力值之差大于预设值，则制备类岩石材料的过程中减小施加力；若类岩石材料与目标岩石的内应力值之差小于负预设值，则制备类岩石材料的过程中增大施加力；直至内应力数值之差的绝对值不超过预设值；当制备的类岩石材料的力学性质、变形特性、内应力数值均与目标岩石相近，则获得模拟深部原位地应力的样品。2.根据权利要求1所述的模拟深部原位地应力的样品制备方法，其特征在于：所述预设值为目标岩石值的5%。3.根据权利要求1或2所述的模拟深部原位地应力的样品制备方法，其特征在于：通过二值化方法获取岩石粒径分布。4.根据权利要求1或2所述的模拟深部原位地应力的样品制备方法，其特征在于：通过单、三轴压缩试验以及巴西劈裂试验，获取弹性模量、泊松比、抗压强度、抗拉强度、内摩擦角和粘聚力。5.根据权利要求1所述的模拟深部...

【专利技术属性】
技术研发人员：高明忠，李飞，谢晶，杨本高，刘军军，郝海春，叶思琪，邓虎超，王轩，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：