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原文传递适用于X-CT的真三轴应力渗流耦合试验装置及其应用

专利名称：	适用于X-CT的真三轴应力渗流耦合试验装置及其应用
摘要：	一种适用于X‑CT的真三轴应力渗流耦合试验装置，包括保温腔，在保温腔内设有岩心夹持器，在保温腔外相对的两侧分别设有X射线源和X射线探测器；所述岩心夹持器包括釜体，釜体上方设有上盖，釜体外部设有固定瓦片，在夹持器内设有五个胶囊，可以对岩心施加三个独立方向的应力；在其中两个相对方向分别设有流体注入及渗出流体的测量装置，该测量包括流量、压力、温度参数。本发明可以对岩心施加真三轴应力条件及孔隙压力条件，并能适用于CT扫描需求。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	中国科学院武汉岩土力学研究所
发明人：	李小春;张力为;张强;王燕
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-29T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-10T00:00:00+0800
申请号：	CN201910088014.6
公开号：	CN109738294A
代理机构：	北京众合诚成知识产权代理有限公司
代理人：	苗艳荣
分类号：	G01N3/12(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	430071 湖北省武汉市武昌区水果湖街小洪山2号
主权项：	1.适用于X-CT的真三轴应力渗流耦合试验装置，其特征在于，包括保温腔(2)，在保温腔(2)内设有岩心夹持器(H)，在保温腔(2)外相对的上、下两侧分别设有X射线源(1)和X射线探测器(6)；所述岩心夹持器(H)包括放置岩心的釜体(3)，釜体(3)上方设有上盖(5)，釜体(3)外侧设有固定瓦片(4)，用于将上盖固定在釜体上，在釜体(3)内，沿岩心(A)第一水平方向的两侧分别嵌有一号胶囊(H1)和二号胶囊(H2)，一号胶囊(H1)和二号胶囊(H2)同时连接有第一水平方向应力加载泵(X0)，在釜体内，沿岩心(A)第二水平方向的两侧分别嵌有三号胶囊(H3)和四号胶囊(H4)，三号胶囊(H3)和四号胶囊(H4)同时连接第二水平方向应力加载泵(Y0)，第二水平方向垂直于第一水平方向，在上盖(5)内嵌有五号胶囊(H5)，五号胶囊(H5)连接竖直方向应力加载泵(Z0)；在岩心(A)第一水平方向的一侧连接有孔压计量泵(P0)，在相对的另一侧连接有第一水平方向计量天平(M1)和第一水平方向流量计(N1)，在连接孔压计量泵(P0)一侧的管线上设有第一水平方向上游温度计(T1)和第一水平方向上游压力计(P1)，在连接第一水平方向流量计(N1)一侧的管线上设有第一水平方向下游温度计(T3)和第一水平方向下游压力计(P3)。 2.如权利要求1所述的适用于X-CT的真三轴应力渗流耦合试验装置，其特征在于，在第二水平方向上，孔压计量泵(P0)还通过分支管路与岩心的一侧相连，在该侧管线上设有第二水平方向上游温度计(T4)和第二水平方向上游压力计(P4)，在另一侧连接有第二水平方向计量天平(M2)和第二水平方向流量计(N2)，同样，在管线上设有第二水平方向下游温度计(T2)和第二水平方向下游压力计(P2)。 3.如权利要求1所述的适用于X-CT的真三轴应力渗流耦合试验装置，其特征在于，所述岩心夹持器(H)为外圆内方状，其釜体(3)和上盖(5)均采用强度高、密度小的航空铝或碳纤维复合材料制成。 4.如权利要求1所述的适用于X-CT的真三轴应力渗流耦合试验装置，其特征在于，所有胶囊由橡胶材料制成，通过内部充液为岩心施加压力，充液后，整体呈长方体状，并通过变形与岩心紧密接触。 5.如权利要求1所述的适用于X-CT的真三轴应力渗流耦合试验装置，其特征在于，所述保温腔(2)由聚氨酯保温材料制成，并由外部恒温风源提供循环热风。 6.如权利要求1所述的适用于X-CT的真三轴应力渗流耦合实验装置，其特征在于，本发明系统还包括与各个计量天平、流量计、温度计、压力计相连的数据采集系统。 7.适用于X-CT的真三轴应力渗流耦合试验装置的应用方法，包括以下步骤： ①岩心制备及装样：将岩石加工成与夹持器尺寸匹配的板状样品，表面打磨光滑，平行度小于20微米，岩心四个侧面及上表面放置好密封胶圈，放入岩心夹持器，并连接好管路及热风风道； ②抽真空：对岩心抽真空； ③加温：通入循环热风，对岩心进行加热处置，直至到达设定温度为止； ④应力加载：利用三个应力加载泵同时从三个方向缓慢加载应力，直至达到预定值时维持恒定； ⑤CT扫描：打开X-CT对岩心初始状态进行扫描； ⑥流体注入/应力加载/水力压裂流体注入：将孔压计量泵设定好预定的流量或压力，然后对岩心注入流体；若为气体，通过流量计计量流出的气体量，若为液体，通过计量天平计量流出液体质量；应力加载：根据预定的应力路径，对岩心施加应力，直至岩心破坏；水力压裂：以恒定的流量或压力速率通过上部孔隙管路对岩心施加孔隙压力，直至样品破坏； ⑦CT扫描：待岩心达到破坏或渗流要求后，进行CT扫描； ⑧孔隙压力及应力卸载：CT扫描完成后，停止循环热风；首先卸载孔隙压力，孔隙压力完全卸载后，卸载应力(围压)； ⑨设备及数据的整理：保存数据，取出试样，整理设备。
所属类别：	发明专利