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    巖石三軸實(shí)驗(yàn)與核磁共振技術(shù)相結(jié)合
    更新時(shí)間:2023-08-08   點(diǎn)擊次數(shù):721次

    一、什么是巖石三軸實(shí)驗(yàn)?

    傳統(tǒng)研究進(jìn)行的三軸壓縮損傷實(shí)驗(yàn),一般的實(shí)驗(yàn)對(duì)象為圓柱體巖心。巖心分別在不同梯度的恒定圍壓下,施加軸向壓力,進(jìn)行壓縮,直至破壞。配置力學(xué)傳感器,對(duì)圍壓、軸壓進(jìn)行記錄,用于實(shí)驗(yàn)分析,得到巖石的力學(xué)特性。


    二、巖石三軸實(shí)驗(yàn)對(duì)巖石力學(xué)特性的重要性

    地下巖層所處環(huán)境千奇百怪,所受應(yīng)力更是錯(cuò)綜復(fù)雜,在千百年的地層演化形成中,地層處在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。當(dāng)需要開采地層油氣煤炭等化石能源時(shí),地層巖石受到的力學(xué)平衡會(huì)被打破,在超出巖石的疲勞極限后,巖石會(huì)發(fā)生失穩(wěn)破裂,可能發(fā)生井塌、地陷等事故,給正常的生產(chǎn)生活帶來隱患,造成無法估量的

    損失。


    所以開展巖石力學(xué)特性研究勢在必行,而三軸實(shí)驗(yàn)是認(rèn)知巖石力學(xué)的主要手段。研究巖石在三軸壓縮作用下內(nèi)部裂隙的損傷演化規(guī)律對(duì)于能源礦業(yè)、水利水電、隧洞及天然地基工程的理論計(jì)算和設(shè)計(jì)工作具有重要意義。 

    巖石三軸.jpeg

    三、巖石三軸壓縮試驗(yàn)與核磁共振測試相結(jié)合

    低場核磁作為新晉的巖石力學(xué)特性研究手段,在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)室研究測試方面發(fā)展成熟,具有快速、無損、在線、準(zhǔn)確、綠色等優(yōu)勢。將巖石三軸壓縮試驗(yàn)與核磁共振測試相結(jié)合法,得到巖石在不同梯度載荷作用下巖石中微孔被壓密、微裂紋萌生、分叉、發(fā)展、斷裂、破壞、卸載等各個(gè)階段的弛豫時(shí)間譜和清晰的核磁共振圖像,研究巖石在受損過程中的細(xì)觀損傷擴(kuò)展規(guī)律。

    隨著壓力的施加,巖心受到不同梯度力的作用,孔隙收縮,發(fā)生變形,先經(jīng)歷彈性變形階段,此時(shí)如果撤去外力,巖心可以恢復(fù)到施加壓力前的狀態(tài)。隨著壓力的繼續(xù)施加,超過巖心的疲勞極限后,巖心內(nèi)部發(fā)生塑性變形,生成新的裂縫,由于外力的持續(xù)存在,裂縫進(jìn)一步發(fā)育,此過程不可逆。實(shí)現(xiàn)壓裂過程裂縫發(fā)育的定量測試分析。


    基于低場核磁對(duì)氫信號(hào)優(yōu)秀的捕捉能力,可以在巖心受到外力作用,發(fā)生變形時(shí),進(jìn)行在線、快速、精準(zhǔn)的成像,實(shí)現(xiàn)壓裂過程裂縫發(fā)育定量測試分析的可視化。

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