一种基于渗透性变化的岩石热损伤效应测试装置的制作方法 专利技术说明

测量装置的制造及其应用技术1.本实用新型涉及一种基于渗透性变化的岩石热损伤效应测试装置，适用于深部地下空间利用、地热开发、核废料处理等高温岩石地下工程。背景技术：2.岩石在自然环境中除了受地应力作用外，有时还要受到温度的影响。在地热能源开采、核废料处置等地下岩石工程中，都必须考虑温度对岩石的作用。由于岩石材料属典型的孔隙介质，颗粒或晶体相互胶结或黏结在一起，内部存在着许多原生的微孔洞和微裂隙，在载荷和温度的作用下，会在其中产生大量细观裂纹，微裂纹的扩展贯通导致岩石材料内部性质的劣化，岩石的内部结构会发生明显的热损伤，并对岩石的力学性质产生重要影响。3.目前研究岩石热损伤的方法主要有试验方法、理论方法和数值实验方法，结合宏观破裂、微观损伤及物理力学性质变化进行分析。随着国民经济和国防工程的不断发展，岩石工程不断向特殊环境延伸，岩石的热损伤研究具有重要的社会和军事意义，因此，一直是研究的热点问题。技术实现要素：4.本实用新型的目的在于，针对温度影响下的地下岩石工程长期安全性和稳定性问题的考虑，需要研究不同温度下岩石的受损程度，揭示不同受力和温度条件下岩石的受损情况和破坏机制，而岩石的宏观力学效应是一种从微观结构的变化导致其宏观力学性质改变的过程，而热损伤对岩石的一些物理特性，如孔隙度、渗透率、波速等性能会产生影响，为此，本实用新型提供一种基于渗透性变化的岩石热损伤效应测试装置，弥补现有测试装置难以准确揭示热损伤效应影响。5.为此，本实用新型的上述目的通过如下技术方案实现：6.一种基于渗透性变化的岩石热损伤效应测试装置，其特征在于：所述基于渗透性变化的岩石热损伤效应测试装置包括加热容器和固定加热容器的固定装置，所述加热容器与固定装置之间设置包围加热容器的隔热容腔；7.所述加热容器的顶部和底部分别设有穿入至加热容器内的进气管和出气管；8.所述进气管上设有进气控制阀门、压力表和流量表；9.所述进气管的另一端与压缩氮气加压装置相连通；10.所述加热容器内用于容纳待加热的岩石试件；11.所述压缩氮气加压装置用于向处于加热容器内的岩石试件施加气体压力。12.在采用上述技术方案的同时，本实用新型还可以采用或者组合采用如下技术方案：13.作为本实用新型的一个优选技术方案：所述加热容器由六块加热板围绕形成容纳岩石试件的加热容腔。14.作为本实用新型的一个优选技术方案：所述隔热容腔由六块隔热板围绕形成。15.作为本实用新型的一个优选技术方案：所述岩石试件为圆柱体，所述加热容器内表面形成为贴合岩石试件的圆柱面。16.作为本实用新型的一个优选技术方案：所述岩石试件为直径50 mm，长度100 mm的圆柱体。17.本实用新型提供一种基于渗透性变化的岩石热损伤效应测试装置，基于岩石内部裂隙随温度变化导致气体渗透性变化原理评估岩石的热损伤效应，本实用新型所提供的岩石热损伤效应测试装置能够体现微观结构变化对岩石物理力学性质的影响，实现对岩石热损伤效应的定量评价，并且对岩石损伤极小，后续可以继续利用现有试件进行相应的力学试验，揭示其力学特性随温度的变化情况。附图说明18.图1为本实用新型所提供的基于渗透性变化的岩石热损伤效应测试装置的图示；19.图中：110-加热容器；120-固定装置；130-隔热容腔；141-进气管；142-出气管；143-进气控制阀门；144-压力表；145-流量表；150-压缩氮气加压装置。具体实施方式20.参照附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细地描述。21.（1）、试件制备22.试验用试件采用圆柱形，直径50 mm，长度100 mm，试件的端面用铣床加工，使其平整，减少测试误差。23.（2）、测试装置24.测试装置主要由压缩氮气加压装置150、流量控制阀143、压力表144、流量表145、加热容器110、固定装置120以及隔热容腔130等构件组成。25.压缩氮气加压装置150用来施加气体压力，测试不同温度岩石在相同的气体压力下渗透性变化；26.气压表144和流量表145分别用来监测气体压力和流量；27.固定装置120用来固定岩石试件，加热容器110用来对岩石试件加热，隔热容腔130用来保证岩石试件的温度。28.（3）、测试过程29.岩石试件安装完之后，利用设置加热容器110对岩石试件进行加热。30.加热过程中设置不同的温度进行加热，本测试实例采用20℃、50℃、100℃、200℃、300℃、400℃、500℃、600℃、700℃、800℃共10个等级，分别测试10种温度条件下岩石的气体渗透性变化。31.为保证试件受热均匀和温度稳定，到达试验温度后恒温加热30 min。32.向测试腔中注入氮气进行加压渗透，不同温度条件下注入测试腔的压力保持一致，压力一般可采用1.5~2 mpa，防止压力过大对试件造成损伤，影响最后的测试结果；33.分别记录在相同时间内、不同温度下氮气的注入量，并计算出相应的渗透率，建议加压持续时间不少于10分钟，待流量和压力稳定后，再计算渗透率。34.上述具体实施方式用来解释说明本实用新型，仅为本实用新型的优选实施例，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型做出的任何修改、等同替换、改进等，都落入本实用新型的保护范围。技术特征：1.一种基于渗透性变化的岩石热损伤效应测试装置，其特征在于：所述基于渗透性变化的岩石热损伤效应测试装置包括加热容器和固定加热容器的固定装置，所述加热容器与固定装置之间设置包围加热容器的隔热容腔；所述加热容器的顶部和底部分别设有穿入至加热容器内的进气管和出气管；所述进气管上设有进气控制阀门、压力表和流量表；所述进气管的另一端与压缩氮气加压装置相连通；所述加热容器内用于容纳待加热的岩石试件；所述压缩氮气加压装置用于向处于加热容器内的岩石试件施加气体压力。2.根据权利要求1所述的基于渗透性变化的岩石热损伤效应测试装置，其特征在于：所述加热容器由六块加热板围绕形成容纳岩石试件的加热容腔。3.根据权利要求1所述的基于渗透性变化的岩石热损伤效应测试装置，其特征在于：所述隔热容腔由六块隔热板围绕形成。4.根据权利要求1所述的基于渗透性变化的岩石热损伤效应测试装置，其特征在于：所述岩石试件为圆柱体，所述加热容器内表面形成为贴合岩石试件的圆柱面。5. 根据权利要求4所述的基于渗透性变化的岩石热损伤效应测试装置，其特征在于：所述岩石试件为直径50 mm，长度100 mm的圆柱体。技术总结本实用新型提供一种基于渗透性变化的岩石热损伤效应测试装置，包括加热容器和固定加热容器的固定装置，所述加热容器与固定装置之间设置包围加热容器的隔热容腔；所述加热容器的顶部和底部分别设有穿入至加热容器内的进气管和出气管；所述进气管上设有进气控制阀门、压力表和流量表；所述进气管的另一端与压缩氮气加压装置相连通；所述加热容器内用于容纳待加热的岩石试件；所述压缩氮气加压装置用于向处于加热容器内的岩石试件施加气体压力。本实用新型能够体现微观结构变化对岩石物理力学性质的影响，实现对岩石热损伤效应的定量评价，并且对岩石损伤极小，后续可以继续利用现有试件进行相应的力学试验，揭示其力学特性随温度的变化情况。随温度的变化情况。随温度的变化情况。技术研发人员：刘宁 韩月 钟大宁 高要辉受保护的技术使用者：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司技术研发日：2022.06.02技术公布日：2022/11/28









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