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原文传递岩石渗流应力耦合过程中渗透率与孔隙率关系的确定方法

专利名称：	岩石渗流应力耦合过程中渗透率与孔隙率关系的确定方法
摘要：	本发明公开一种岩石渗流应力耦合过程中渗透率与孔隙率关系的确定方法，包括如下步骤：(1)选取岩样，测试其初始孔隙率；(2)将岩样置于岩石三轴流变试验装置中，施加围压和渗压，测试其初始渗透率；(3)对岩样施加轴向载荷，开展岩石三轴渗流应力耦合实验，直至岩样破坏，记录实验过程中岩样的参数变化；(4)计算渗透率及体积应变，获得渗透率与体积应变的关系曲线；(5)计算岩样的孔隙率变化；(6)建立渗流应力耦合过程中渗流率与孔隙率的关系。该方法从岩石体积应变出发，获得孔隙率的演化规律，进而将岩石渗流应力耦合过程中渗流场和应力场连接起来，对于岩石渗流应力耦合机理的认识、渗流应力耦合模型的建立具有参考价值。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	河海大学
发明人：	王环玲;向志鹏;徐卫亚;邹丽芳;李跃;杨兰兰;刘士奇;杨玲
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-05T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-22T00:00:00+0800
申请号：	CN201910602768.9
公开号：	CN110361312A
代理机构：	南京苏高专利商标事务所(普通合伙)
代理人：	吴飞
分类号：	G01N15/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	211100 江苏省南京市鼓楼区西康路1号
主权项：	1.一种岩石渗流应力耦合过程中渗透率与孔隙率关系的确定方法，其特征在于，包括如下步骤： (1)选取需研究区域的岩样，测试其初始孔隙率； (2)将岩样置于岩石三轴流变试验装置中，施加围压和渗压，测试其初始渗透率； (3)对岩样施加轴向载荷，开展岩石三轴渗流应力耦合实验，直至岩样破坏，试验过程中记录岩样的应力、轴向应变、环向应变及每时刻通过岩样的水流量； (4)根据记录值计算岩样渗流应力耦合过程中每时刻的渗透率及体积应变，获得该过程中渗透率与体积应变的关系曲线； (5)根据岩样渗流应力耦合过程中的体积应变值计算该过程中岩样的孔隙率； (6)建立渗流应力耦合过程中渗流率与孔隙率的关系。 2.根据权利要求1所述的岩石渗流应力耦合过程中渗透率与孔隙率关系的确定方法，其特征在于，步骤(1)中，所述岩样的初始孔隙率通过饱水试验测得，测试方法为：先称量岩样的初始重量，然后将岩样烘干、获得其干燥重量，接着放入真空抽气罐中干抽，再慢慢注入蒸馏水，使岩样充分饱水后称量岩样的饱水重量；根据下式计算岩样的初始孔隙率n0：其中，ms和md分别为岩样的饱和重量和干燥重量，ρw为水的密度，Vp和V分别为岩样的孔隙体积和总体积。 3.根据权利要求1所述的岩石渗流应力耦合过程中渗透率与孔隙率关系的确定方法，其特征在于，步骤(2)中，持续施加围压和渗压，待岩样两端形成了稳定的渗流场后，记录单位时间内通过岩样的水流量，基于达西定律计算得到岩样的初始渗透率。 4.根据权利要求1所述的岩石渗流应力耦合过程中渗透率与孔隙率关系的确定方法，其特征在于，步骤(4)中，根据达西定律计算得到岩样渗流应力耦合过程中每时刻的渗透率，根据轴向应变与环向应变得到岩样的体积应变。 5.根据权利要求1所述的岩石渗流应力耦合过程中渗透率与孔隙率关系的确定方法，其特征在于，步骤(5)中，岩样的孔隙率与体积应变的关系满足下式：式中，ni+1和ni分别为岩样在ti+1和ti时刻对应的孔隙率，Δεv为对应这个时间间隔内岩样的体积应变变化值。 6.根据权利要求1所述的岩石渗流应力耦合过程中渗透率与孔隙率关系的确定方法，其特征在于，步骤(6)中，以体积扩容点为分界点，将渗透率和孔隙率的变化分为2个阶段，分阶段进行拟合，得到渗透率和孔隙率的关系表达式，拟合公式为：其中，k和n为渗透率和孔隙率，k0和n0为初始渗透率和初始孔隙率，a、b、m为拟合参数。 7.根据权利要求6所述的岩石渗流应力耦合过程中渗透率与孔隙率关系的确定方法，其特征在于，所述体积扩容点为岩样的塑性变形点，该体积扩容点对应步骤(4)中渗透率与体积应变关系曲线中的拐点。
所属类别：	发明专利