【技术实现步骤摘要】
本申请涉及岩土工程领域，尤其涉及一种高温高压下大岩样高密度电法监测装置及其监测方法。
技术介绍
1、深部地下工程处于“三高一扰”环境中，灾害孕育过程是岩体本身与环境量共同演变交互作用的结果，因此深部地下工程灾害表征和孕育过程对监测技术的物理量监测类型和监测范围具有更高要求。
2、岩石的电学性质是岩石固有的物理性质之一，在环境因素恒定的情况下只与岩石的孔隙率、裂隙扩展情况以及变形情况紧密相关，当岩石受到荷载作用、环境变化、化学反应等多种因素的作用下，会引起其内部缺陷的萌生、扩展、贯通等变化，使得自身电学性质发生改变，影响相关的电学参数。所以通常可以采用电导率或者电阻率来表示岩石的电学性质变化，可以反应内部裂隙发育扩展变化情况，量化岩石内部损伤。岩石电导率的测试方法通常可以分为室内测试和室外测试两种不同的情况。室内测试可以有效的控制多种影响因素，容易得到精确的电导率数值。
3、模型物理试验作为固体力学研究中一种常用方法，其具有研究历史较长、形式直观等特点，在岩石力学研究中广泛应用。目前已有许多学者从力学、物理参数表征、电镜扫描等不同角度出发对岩石损伤进行研究，并获得了丰富的研究成果。岩石的电学性质作为其固有的一种物理性质，因其可以反应内部裂隙发育扩展变化情况，与岩石的应力应变具有极其敏感的响应特点，已经逐渐受到了人们的重视。
4、然而，现有的岩石电学性质的监测技术多存在以下几个问题：一方面，常规岩石电性测量主要还是应用的是二极法或四极法，对于岩石内部电性结构无法三维成像；另一方面，常规岩石电性测量
技术实现思路
1、本申请的目的之一在于提供一种高温高压下大岩样高密度电法监测装置及其监测方法，以解决现有的岩石电学性质的监测技术无法进行三维成像的问题。
2、本申请的技术方案是：
3、一种高温高压下大岩样高密度电法监测装置，包括多个电极、多个垫块以及多块绝缘陶瓷垫片；多个所述电极分别呈网格状地布置于大岩样上，且在多个所述电极的外周填充有耐高温高压导电胶；处于所述大岩样的同一个监测面上的每排的所述电极均通过第一测线相连，处于所述大岩样的同一个监测面上的每列的所述电极均通过第二测线相连，且各排所述第一测线、各列所述第二测线均分别对应汇集至同一主电缆并连接至高密度电法仪；多个所述垫块分别间隔地布置于所述大岩样的相对应的侧面外；多块所述绝缘陶瓷垫片覆盖于所述电极上，并分别布置于所述大岩样和相对应的所述垫块的间隙之间；所述大岩样的其他外表面上覆盖有绝缘密封胶。
4、作为本申请的一种技术方案，所述电极包括钛电极，所述钛电极上的铜线通过电缆接口而连接于电极转换开关，且所述钛电极的外表面上镀有一层漆膜。
5、作为本申请的一种技术方案，所述钛电极的直径为1.9-2.1mm。
6、作为本申请的一种技术方案，所述钛电极的直径为2mm。
7、作为本申请的一种技术方案，多排所述第一测线与多排所述第二测线呈纵横交叉的方式进行排列，且处于所述大岩样的同一个监测面上的所述第一测线为3条、所述第二测线为3条。
8、作为本申请的一种技术方案，所述第一测线和所述第二测线的长度均为80cm，且相邻的所述第一测线之间的间距相同、相邻的所述第二测线之间的间距相同。
9、作为本申请的一种技术方案，每排中的相邻的所述电极之间的第一间距相同，每列中的相邻的所述电极之间的第二间距相同，且所述第一间距与所述第二间距相同。
10、作为本申请的一种技术方案，处于所述大岩样的同一个监测面上的所述电极为81个，且相邻的所述电极之间的间距为5cm，处于最外围的所述电极与所述大岩样的边缘之间的距离为5cm。
11、一种高温高压下大岩样电阻率监测方法，采用以上所述的高温高压下大岩样高密度电法监测装置进行监测，包括以下步骤：
12、s1，采用岩石切磨机对所述大岩样进行预处理，将所述大岩样的端面打磨光滑平整；对所有所述大岩样进行烘干处理，以去除所述大岩样内部的水分；根据监测目的及测试需求在所述大岩样的外表面的指定位置处进行标记，并对所述电极的安装位置分别进行标号和预处理；
13、s2，采用打孔固定与耐高温导电胶固定相结合的方式完成所述电极的布孔工作；
14、s3，通过所述导电胶将所述电极分别粘接于所述大岩样上，并将所述电极、所述大岩样的表面进行密封；在涂抹所述导电胶后，将所述大岩样在常温下静置24小时，待所述导电胶初步固化后，将所述大岩样放入高温设备中并设置温度为80℃而进行恒温加热24小时，以使所述电极通过所述导电胶而与所述大岩样充分耦合；
15、s4，将制作好的所述大岩样与所述电极共同固定在所述高温设备中，通过耐高温高压的多芯线缆而将所述电极分别电连接至所述高密度电法仪的各个对应端口；
16、s5，将所述高密度电法仪电连接至处理显示操作端口，设置所述大岩样的规格参数，并设置所述电极的位置参数、测量参数、信号端口参数以及通道数参数；
17、s6，采用所述高密度电法仪采集各个电压信号，若各个所述电极均接收到明显信号，则显示所述电极、所述高密度电法仪工作正常；
18、s7，通过所述高密度电法仪初次测量常温条件下的所述大岩样的岩石电阻率；
19、s8，待常温条件下的所述大岩样的岩石电阻率测量完毕后，开启所述高温设备并设置目标温度100℃、升温时间15min、保温时间90min；待所述高温设备的温度升至100℃并恒温保持60min后，开始测量所述大岩样的岩石电阻率；
20、s9，待目标温度为100℃时的所述大岩样的岩石电阻率测量完毕后，开启所述高温设备并设置目标温度250℃、升温时间15min、保温时间90min；待所述高温设备的温度升至250℃并持续保温60min后，开始测量所述大岩样的岩石电阻率；
21、s10，根据得到的各个所述大岩样的岩石电阻率的测量结果，获得三维岩石电阻率分布反演成像。
22、本申请的有益效果：
23、本申请的高温高压下大岩样高密度电法监测装置及其监测方法中，其充分利用高密度方法的优势，能够得到岩石内部电性结构的三维分布；并且，通过在高温高压大岩样下进行测量，可以获得单元尺度地层环境下的岩石电性变化特征，从而为岩土工程灾害孕育机理提供重要理论依据。此外，通过高密度电法对高温高压环境下试验样本的电阻率分布进行实时监测及动态反演，能够获得三维岩石电阻率分布反演成像，还能实时监测岩土体结构面和裂隙的定位及演化，并且能够实时监测岩土的各向异性表征、流体饱和度、渗流及污染物迁移规律。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种高温高压下大岩样高密度电法监测装置，其特征在于，包括多个电极、多个垫块以及多块绝缘陶瓷垫片；多个所述电极分别呈网格状地布置于大岩样上，且在多个所述电极的外周填充有耐高温高压导电胶；处于所述大岩样的同一个监测面上的每排的所述电极均通过第一测线相连，处于所述大岩样的同一个监测面上的每列的所述电极均通过第二测线相连，且各排所述第一测线、各列所述第二测线均分别对应汇集至同一主电缆并连接至高密度电法仪；多个所述垫块分别间隔地布置于所述大岩样的相对应的侧面外；多块所述绝缘陶瓷垫片覆盖于所述电极上，并分别布置于所述大岩样和相对应的所述垫块的间隙之间；所述大岩样的其他外表面上覆盖有绝缘密封胶。
2.根据权利要求1所述的高温高压下大岩样高密度电法监测装置，其特征在于，所述电极包括钛电极，所述钛电极上的铜线通过电缆接口而连接于电极转换开关，且所述钛电极的外表面上镀有一层漆膜。
3.根据权利要求2所述的高温高压下大岩样高密度电法监测装置，其特征在于，所述钛电极的直径为1.9-2.1mm。
4.根据权利要求3所述的高温高压下大岩样高密度电法监测装置，其特征在于
5.根据权利要求1所述的高温高压下大岩样高密度电法监测装置，其特征在于，多排所述第一测线与多排所述第二测线呈纵横交叉的方式进行排列，且处于所述大岩样的同一个监测面上的所述第一测线为3条、所述第二测线为3条。
6.根据权利要求5所述的高温高压下大岩样高密度电法监测装置，其特征在于，所述第一测线和所述第二测线的长度均为80cm，且相邻的所述第一测线之间的间距相同、相邻的所述第二测线之间的间距相同。
7.根据权利要求1所述的高温高压下大岩样高密度电法监测装置，其特征在于，每排中的相邻的所述电极之间的第一间距相同，每列中的相邻的所述电极之间的第二间距相同，且所述第一间距与所述第二间距相同。
8.根据权利要求1所述的高温高压下大岩样高密度电法监测装置，其特征在于，处于所述大岩样的同一个监测面上的所述电极为81个，且相邻的所述电极之间的间距为5cm，处于最外围的所述电极与所述大岩样的边缘之间的距离为5cm。
9.一种高温高压下大岩样电阻率监测方法，采用权利要求1至8中任一项所述的高温高压下大岩样高密度电法监测装置进行监测，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种高温高压下大岩样高密度电法监测装置，其特征在于，包括多个电极、多个垫块以及多块绝缘陶瓷垫片；多个所述电极分别呈网格状地布置于大岩样上，且在多个所述电极的外周填充有耐高温高压导电胶；处于所述大岩样的同一个监测面上的每排的所述电极均通过第一测线相连，处于所述大岩样的同一个监测面上的每列的所述电极均通过第二测线相连，且各排所述第一测线、各列所述第二测线均分别对应汇集至同一主电缆并连接至高密度电法仪；多个所述垫块分别间隔地布置于所述大岩样的相对应的侧面外；多块所述绝缘陶瓷垫片覆盖于所述电极上，并分别布置于所述大岩样和相对应的所述垫块的间隙之间；所述大岩样的其他外表面上覆盖有绝缘密封胶。
2.根据权利要求1所述的高温高压下大岩样高密度电法监测装置，其特征在于，所述电极包括钛电极，所述钛电极上的铜线通过电缆接口而连接于电极转换开关，且所述钛电极的外表面上镀有一层漆膜。
3.根据权利要求2所述的高温高压下大岩样高密度电法监测装置，其特征在于，所述钛电极的直径为1.9-2.1mm。
4.根据权利要求3所述的高温高压下大岩样高密度电法监测装置，其特征在于，所述钛电极的直径为2m...
【专利技术属性】
技术研发人员：欧阳涛，薛强，李小春，李霞颖，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。