本发明专利技术涉及粘土类地层固液耦合相似模拟水理性相似材料的确定方法，该具体过程为：步骤a，水理性特征参量中的亲水性相似条件确定；步骤b，理性特征参量中的隔水性相似条件确定；步骤c，水理性特征参量中弥合性相似条件确定；步骤d，相似材料水理性特征的确定；步骤e，粘土类地层固液耦合水理性相似材料的确定；当步骤d1和步骤d2选取的材料均符合步骤d3的相似材料亲水性测定的条件，步骤d4的相似材料隔水性测定的条件和步骤d5的相似材料弥合性的测定，则步骤d1和步骤d2选取的材料即可作为粘土类地层固液相似耦合相似模拟水理性材料。本发明专利技术的水理性相似材料的确定方法，具有更好的可靠性和准确性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及粘土类地层隔水性固液耦合相似模拟领域，尤其涉及一种粘土类地层 固液耦合相似模拟水理性相似材料的确定方法，为粘土类地层的固液耦合物理相似模拟提 供了 一种新方法。
技术介绍
现有技术中，水理性相似材料的确定过程，通常在传统相似条件的基础上，主要采 用石蜡为不亲水材料，控制材料的亲水性，这种材料受温度影响显著，具有冷脆性和热塑 性，不稳定；或用硅油作为控制亲水性的胶结剂，价格贵，具有不经济性。传统方法没有系统 地考虑粘土类地层的亲水性、隔水性和弥合性这3个重要水理性条件，因此传统方法获得 的结果具有不准确性、不稳定性和不经济性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种粘土类地层固液耦合相似模拟水理性相似材料的确 定方法，用以克服上述技术缺陷。 为实现上述目的，本专利技术提供一种粘土类地层固液耦合相似模拟水理性相似材料 的确定方法，该具体过程为： 步骤a，水理性特征参量中的亲水性相似条件确定；该过程为，步骤al，原岩亲水性的测定； 步骤a2,亲水性相似条件的确定； 步骤b，水理性特征参量中隔水性相似条件的确定；该过程为， 步骤bl，原岩隔水性的测定； 步骤b2,隔水性相似条件的确定； 步骤c，水理性特征参量中弥合性相似条件确定；该过程为， 步骤cl，原岩弥合性的测定； 步骤C2,弥合性相似条件的确定； 步骤d，相似材料水理性特征的确定；该过程为， 步骤dl，相似材料中骨料的确定； 步骤d2,相似材料中胶结材料的确定； 步骤d3,相似材料亲水性的测定； 步骤d4,相似材料隔水性的测定； 步骤d5,相似材料弥合性的测定； 步骤e，粘土类地层固液親合水理性相似材料的确定； 当步骤dl和步骤d2选取的材料均符合步骤d3的相似材料亲水性测定的条件，步 骤d4的相似材料隔水性测定的条件和步骤d5的相似材料弥合性的测定，则步骤dl和步骤 d2选取的材料即可作为粘土类地层固液相似耦合相似模拟水理性材料。 进一步地，在上述步骤al中，原岩亲水性的测定过程为： 取原岩样品，并制成一组3个试件，试件尺寸为直径5cm、高10cm的圆柱体；在烘 干箱内90°C?100°C的条件下烘干23?25小时，然后用天平称重，记为mQ，单位为g;接下 来将试件放置在清水中浸泡2?4小时，取出后用湿毛巾搽去表面水分，放置4?6分钟， 然后再用天平称其重量记为mw，单位为g;用公式Anvin^-叫计算出重量差值Amw，再用 公式【主权项】1. ，其特征在于，该具体过 程为： 步骤a，水理性特征参量中的亲水性相似条件确定；该过程为： 步骤al，原岩亲水性的测定； 步骤a2,亲水性相似条件的确定； 步骤b，水理性特征参量中隔水性相似条件的确定；该过程为： 步骤bl，原岩隔水性的测定； 步骤b2,隔水性相似条件的确定； 步骤c，水理性特征参量中弥合性相似条件确定；该过程为： 步骤cl，原岩弥合性的测定； 步骤c2,弥合性相似条件的确定； 步骤d，相似材料水理性特征的确定；该过程为： 步骤dl，相似材料中骨料的确定； 步骤d2，相似材料中胶结材料的确定； 步骤d3,相似材料亲水性的测定； 步骤d4,相似材料隔水性的测定； 步骤d5,相似材料弥合性的测定； 步骤e，粘土类地层固液耦合水理性相似材料的确定； 当步骤dl和步骤d2选取的材料均符合步骤d3的相似材料亲水性测定的条件，步骤d4 的相似材料隔水性测定的条件和步骤d5的相似材料弥合性的测定，则步骤dl和步骤d2选 取的材料即可作为粘土类地层固液耦合相似模拟水理性材料。2. 根据权利要求1所述的， 其特征在于，在上述步骤al中，原岩亲水性的测定过程为： 取原岩样品，并制成一组3个试件，试件尺寸为直径5cm、高IOcm的圆柱体；在烘干箱 内90°C?100°C的条件下烘干23?25小时，然后用天平称重，记为mQ，单位为g ;接下来将 试件放置在清水中浸泡2?4小时，取出后用湿毛巾搽去表面水分，放置4?6分钟，然后 再用天平称其重量记为m w，单位为g;用公式Amw= π^-叫计算出重量差值Amw，再用公式：，分别计算每个试件的吸水率a，并取吸水率a的平均值即为原岩材料的吸 水率，用吸水率来表征原岩材料的亲水性； 在上述步骤a2中，亲水性相似条件的确定过程为： 相似材料的亲水性参量用相似材料吸水率am表征，其吸水率应当与原岩材料吸水率a 相同，即相似条件为3. 根据权利要求2所述的， 其特征在于，上述步骤bl，原岩隔水性的测定过程为： 原岩的隔水性采用渗透速度表征，其中，1为水浸入的轴向长度，单位为mm ;t 为观测时间，单位为h ;具体方法是：垂直粘土层的层面取一组3个试件，试件尺寸为直径 5cm、高IOcm的圆柱体；分别将所述试件放置在直径5. lcm、高度30cm的圆筒的底部，所述 试件与圆筒筒壁的接触面用凡士林密封，将圆筒垂直放置自上加入清水形成25cm高的水 柱，放置2?4小时，测量清水浸入试件的轴向长度1，然后，用公式：分别计算每个试 件的渗透速度，并取其平均值；在上述步骤b2,隔水性相似条件的确定过程为： 时间相似常数^^与几何相似常数a 1间的关系为： 隔水性相似条件为则相似材料的隔水性相似参量为'4. 根据权利要求3所述的， 其特征在于，上述步骤cl，原岩弥合性的测定过程为： 弥合性采用材料的遇水膨胀率·g征，其中，Vtl为试件的原始体积，单 位为cm3;V w为试件遇水膨胀后的体积，单位为cm 3; Λ V w= V W-Vtl，为试件遇水后膨胀的体积 增量，单位为cm3。 具体测定方法是：在原岩取样，碾碎后过筛（筛子目数为20)，然后放置于直径5cm高 度15cm的量筒内，捣实后形成直径5cm高度5cm左右的圆柱形试件，测量试件的高度Iv并 计算其体积V。，向量筒内注满水，浸泡23?25小时后，测量材料圆柱体的高度h"，计算遇水 膨胀的体积Vw，则见水试件的体积增大量为AVw= Vw-Vtl;根据公式可以计 算出膨胀率Vh;依照该方法作三次实验，然后取平均值； 上述步骤c2,弥合性相似条件的确定过程为； 相似模型材料的膨胀率Vhm与原岩膨胀率Vh相同，即5. 根据权利要求4所述的， 其特征在于，上述步骤dl，相似材料中骨料的确定过程为： 骨料由膨润土和石英砂按一定的重量确定；根据通用的相似材料配制方法，以单轴抗 压强度为判定指标，通过实验确定合理的骨料配比；对于粘土类地层，在1 : 100?300的 几何相似比条件下，可用膨润土和石英砂按照1 : 2?1 : 6的重量比混合制成； 上述步骤d2,相似材料中胶结材料的确定过程为：胶结材料由菜油和石膏按照一定的 重量比进行确定；对于粘土类地层，在1 : 100?300的几何相似比条件下，胶结材料一般 可由菜油和石膏按照6:1?9:1的重量比混合而成。6. 根据权利要求5所述的， 其特征在于，上述步骤d3,相似材料亲水性的测定过程为： 步骤d31，将按步骤dl和步骤d2选取的材料，采用正交试验方法将骨料和胶结材料按 照不同的配比进行混合，每种配比制成多一组3个相似材料试件，所述相似材料试件的尺 寸与步骤al中的试件尺寸相同； 步骤d32,用步本文档来自技高网...
【技术保护点】
粘土类地层固液耦合相似模拟水理性相似材料的确定方法，其特征在于，该具体过程为：步骤a，水理性特征参量中的亲水性相似条件确定；该过程为：步骤a1，原岩亲水性的测定；步骤a2，亲水性相似条件的确定；步骤b，水理性特征参量中隔水性相似条件的确定；该过程为：步骤b1，原岩隔水性的测定；步骤b2，隔水性相似条件的确定；步骤c，水理性特征参量中弥合性相似条件确定；该过程为：步骤c1，原岩弥合性的测定；步骤c2，弥合性相似条件的确定；步骤d，相似材料水理性特征的确定；该过程为：步骤d1，相似材料中骨料的确定；步骤d2，相似材料中胶结材料的确定；步骤d3，相似材料亲水性的测定；步骤d4，相似材料隔水性的测定；步骤d5，相似材料弥合性的测定；步骤e，粘土类地层固液耦合水理性相似材料的确定；当步骤d1和步骤d2选取的材料均符合步骤d3的相似材料亲水性测定的条件，步骤d4的相似材料隔水性测定的条件和步骤d5的相似材料弥合性的测定，则步骤d1和步骤d2选取的材料即可作为粘土类地层固液耦合相似模拟水理性材料。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄庆享，陈杰，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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