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原文传递一种加载状态下岩芯电阻率及波速的快速测试系统及方法

专利名称：	一种加载状态下岩芯电阻率及波速的快速测试系统及方法
摘要：	本发明公开了一种加载状态下岩芯电阻率及波速的快速测试系统及方法，该系统包括岩芯、电极片组、导线、底座、轴压加载装置、电阻率测试模块、声波探头、探头连接线、波速测试模块、数据传输线、计算机；岩芯置于底座和轴压加载装置之间；电极片、导线、电阻率测试模块、数据传输线与计算机构成电阻率测试系统；声波探头、探头连接线、波速测试模块、数据传输线与计算机构成波速测试系统。采用本发明测试系统及方法可使测量值更接近于岩体开挖过程中岩石处于地层环境中的真实值，更具参考意义。本发明对加压状态下的岩芯进行电阻率和波速的快速、准确测试，同时进行多参量测试，能够从多角度记录岩芯物理量的变化。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	安徽;34
申请人：	安徽理工大学
发明人：	张平松;刘畅;李圣林;孙斌杨;欧元超;郭立全
专利状态：	有效
申请日期：	2019-09-05T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-22T00:00:00+0800
申请号：	CN201910838692.X
公开号：	CN110487635A
代理机构：	北京慕达星云知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	姜海荣
分类号：	G01N3/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	232000 安徽省淮南市泰丰大街168号安徽理工大学
主权项：	1.一种加载状态下岩芯电阻率及波速的快速测试系统，其特征在于，包括岩芯、电极片组、导线、底座、轴压加载装置、电阻率测试模块、声波探头、探头连接线、波速测试模块、数据传输线、计算机，其中，岩芯置于底座和轴压加载装置之间；电极片组包括若干个电极片，若干个电极片均固定于岩芯的表面且沿岩芯的轴向方向直线排列；每个电极片分别通过导线与电阻率测试模块连接，电阻率测试模块通过数据传输线与计算机连接；电极片、导线、电阻率测试模块、数据传输线与计算机构成电阻率测试系统；声波探头包括一个声波激发探头和至少两个声波接收探头，声波激发探头和声波接收探头均固定于岩芯的表面且在岩芯表面呈对称位置设置；声波激发探头和声波接收探头分别通过探头连接线与波速测试模块连接，波速测试模块通过数据传输线与计算机连接；声波激发探头、声波接收探头、探头连接线、波速测试模块、数据传输线与计算机构成波速测试系统。 2.根据权利要求1所述的一种加载状态下岩芯电阻率及波速的快速测试系统，其特征在于，底座、轴压加载装置与岩芯两个端面之间设置有绝缘垫片。 3.根据权利要求1所述的一种加载状态下岩芯电阻率及波速的快速测试系统，其特征在于，电极片通过导电胶水固定在岩芯表面。 4.根据权利要求1所述的一种加载状态下岩芯电阻率及波速的快速测试系统，其特征在于，声波探头与岩芯表面的连接处涂抹有凡士林。 5.根据权利要求1或4所述的一种加载状态下岩芯电阻率及波速的快速测试系统，其特征在于，声波激发探头位于岩芯靠近端部的位置，声波接收探头位于岩芯上远离声波激发探头的一侧且多个声波接收探头呈一定间距沿岩芯的轴向方向排列设置。 6.一种加载状态下岩芯电阻率及波速的快速测试方法，其特征在于，包括以下步骤：利用权利要求1至5任一项所述的测试系统，将岩芯置于底座和轴压加载装置之间；测试时，轴压加载装置向岩芯提供轴向压力，分级加载；加载前，通过电阻率测试系统和波速测试系统，先分别采集岩芯电阻率和波速的背景值；每级加载完毕后，再通过电阻率测试系统和波速测试系统同时进行岩芯电阻率及波速的快速测试，测试完成后进行下一级压力的加载，直至岩芯破坏。 7.根据权利要求6所述的一种加载状态下岩芯电阻率及波速的快速测试方法，其特征在于，岩芯电阻率测试时，通过改变供电电极和测量电极的顺序，完成加载状态下岩芯电阻率的测试；通过多级加载，能够得到每级加载对应的岩芯电阻率剖面图，加载至岩芯完全破坏后会获得不同轴压下的岩芯电阻率剖面图；将不同轴压下的岩芯电阻率剖面图对比分析，对于电阻率变化较大区域设置监测点，并提取监测点的电阻率值，利用origin软件得到轴压P-岩芯电阻率ρ曲线图，通过对轴压P-岩芯电阻率ρ曲线分析得到不同轴压下岩芯电阻率变化响应特征。 8.根据权利要求7所述的一种加载状态下岩芯电阻率及波速的快速测试方法，其特征在于，岩芯波速测试时，采用一激多收的透射方式完成加载状态下岩芯波速的测试；通过多级加载，能够得到每级加载对应的岩芯波速值，由于设置了多个声波接收探头，因此，每级加载后能够获得多组波速值，利用origin软件得到多组轴压P-波速v曲线图；通过对同一轴向压力下的多组轴压P-波速v曲线对比分析，能够得到岩芯不同部位的变形破坏情况；通过对同一声波接收探头测试得到的轴压P-波速v曲线的分析，能够得到不同轴向压力下岩芯波速变化响应特征。 9.根据权利要求8所述的一种加载状态下岩芯电阻率及波速的快速测试方法，其特征在于，电阻率测试系统采用温纳四极法，包括供电电极A极、B极，测量电极M极、N极，电阻率的计算公式为：式中，AM表示电极A与电极M之间距离；AN表示电极A与电极N之间距离；BM表示电极B与电极M之间距离；BN表示电极B与电极N之间距离；△UMN表示电极M与电极N之间的电位差；I表示供电电流强度。 10.根据权利要求8所述的一种加载状态下岩芯电阻率及波速的快速测试方法，其特征在于，波速v的计算公式为：式中，l表示声波激发探头和声波接收探头之间的直线距离；t1表示首波进入岩芯的时刻；t2表示首波离开岩芯的时刻。
所属类别：	发明专利