一种测定岩石裂隙张开度的方法技术

本发明专利技术涉及岩石裂隙检测技术领域，具体涉及一种测定岩石裂隙张开度的方法，通过对标准岩石试件进行破坏试验，得到裂隙岩石试件，接着将密封套膜后的裂隙岩石试件放入围压加载装置；利用围压加载装置对裂隙岩石试件进行静水围压试验，并测定静水围压试验过程中的围压以及裂隙岩石试件的环向变形量；将静水围压试验过程中测定的围压和环向变形形成对应关系，根据所述对应关系得到岩石裂隙张开度公式；最后利用围压加载装置对裂隙岩石试件施加测定围压，采集施加在裂隙岩石试件的测定围压，以及所述测定围压下裂隙岩石试件的环向变形，根据所述岩石裂隙张开度公式得到裂隙岩石试件的张开度，本发明专利技术可以测定不同正应力下岩体裂隙的张开度。

【技术实现步骤摘要】
一种测定岩石裂隙张开度的方法
本专利技术涉及岩石裂隙检测
，具体涉及一种测定岩石裂隙张开度的方法。
技术介绍
在岩石力学领域，岩体被认为是由岩块和裂隙(节理、结构面或不连续面)组成的。相比岩石基质，岩石裂隙的导水能力极强，是岩体主要的渗流通道，岩体中的裂隙对岩石渗透性有很大影响。在压力作用下，裂隙会产生压缩闭合，其张开度减小，从而导致岩石渗透性减小。为了研究压力作用下岩体渗透性的演化过程，往往先要了解裂隙张开度在不同应力下的演化情况，因此，测定不同正应力下岩体裂隙张开度的变化是岩石力学领域中亟需研究和改进的方向。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种测定岩石裂隙张开度的方法，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。为了实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：一种测定岩石裂隙张开度的方法，所述方法包括：步骤S100、对标准岩石试件进行破坏试验，使所述标准岩石试件的内部形成单一轴向贯穿的裂隙，得到裂隙岩石试件，所述标准岩石试件为圆柱形的岩石；步骤S200、采用橡皮膜对裂隙岩石试件进行密封套膜，将密封套膜后的裂隙岩石试件放入围压加载装置；步骤S300、利用围压加载装置对裂隙岩石试件进行静水围压试验，并测定静水围压试验过程中的围压以及裂隙岩石试件的环向变形量，所述静水围压试验包括加载试验和卸载试验；步骤S400、将静水围压试验过程中测定的围压和环向变形形成对应关系，根据所述对应关系得到岩石裂隙张开度公式；步骤S500、利用围压加载装置对裂隙岩石试件施加测定围压，采集施加在裂隙岩石试件的测定围压，以及所述测定围压下裂隙岩石试件的环向变形，根据所述岩石裂隙张开度公式得到裂隙岩石试件的张开度，所述测定围压大于第一围压阈值。进一步，所述对标准岩石试件进行破坏试验，具体为：采用巴西劈裂试验方法或单轴压缩试验方法对标准岩石试件进行破坏试验。进一步，所述静水围压加载试验为对裂隙岩石试件施加静水压力，将所述静水压力由0逐步增加到裂隙闭合的试验过程；所述静水围压卸载试验为对施加在裂隙岩石试件的静水压力由裂隙闭合的状态逐步降低到0的试验过程。进一步，所述静水围压加载试验中对裂隙岩石试件施加的最大静水压力大于裂隙闭合所需围压值。进一步，所述步骤S400包括：根据所述静水围压试验得到第一对应关系和第二对应关系，所述第一对应关系为加载试验过程中围压和环向变形的对应关系，所述第二对应关系为卸载试验过程中围压和环向变形的对应关系；将所述第一对应关系形成第一拟合曲线，将所述第二对应关系形成第二拟合曲线，根据所述第一拟合曲线和所述第二拟合曲线得到裂隙的张开度公式。进一步，所述根据所述第一拟合曲线和所述第二拟合曲线得到裂隙的张开度公式，具体包括：设在加载试验中，当裂隙岩石试件的围压由0增加到P时，岩石基质的半径由r0变为r，裂隙的张开度由a0减小为a，由岩石基质的压缩引起的环向变形为Lint，由裂隙的压缩引起的环向变形为Lfrac，则有：L＝Lint+Lfrac(1)；其中，L表示围压为P时裂隙岩石试件的环向变形，L和P均为变量；岩石基质的压缩引起的环向变形为：Lint＝2π(r0-r)＝C·P(2)；其中，r0为岩石基质的初始半径，r为当围压为P时岩石基质的半径，r为变量；C为根据所述第二拟合曲线在弹性变形阶段得到的拟合直线段的斜率；裂隙的压缩引起的环向变形为：Lfrac＝2(a0-a)(3)；其中，a0为裂隙的初始张开度，a为当围压为P时裂隙的张开度，a为变量；联合式(1)至式(3)得知：根据所述第一拟合曲线得到裂隙闭合时施加在裂隙岩石试件的第二围压阈值Pm，以及裂隙闭合时所述裂隙岩石试件的环向变形Lm，此时裂隙的张开度为0，结合式(4)得到：将式(5)代入式(4)得到公式：式(6)即为岩石裂隙张开度公式。本专利技术的有益效果是：本专利技术公开一种测定岩石裂隙张开度的方法，本专利技术通过静水围压试验得出裂隙岩石的张开度的因素，即围压和环向变形，根据试验数据得出岩石裂隙张开度公式，从而可以利用围压加载装置对相同材质的待测定裂隙岩石施加大于第一围压阈值的测定围压，通过采集的围压和环向变形间接得到待测定裂隙岩石的张开度。本专利技术提供的技术方案可以测定不同正应力下岩体裂隙的张开度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例中裂隙岩石试件在加载试验过程中发生变形的示意图；图2是本专利技术实施例中围压和环向变形的变化关系示意图；图3是本专利技术实施例中根据静水围压试验过程得到的示意图。具体实施方式以下将结合实施例和附图对本专利技术公开的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本专利技术公开的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。参考图1，本专利技术实施例提供一种测定岩石裂隙张开度的方法，所述方法包括以下步骤：步骤S100、对标准岩石试件进行破坏试验，使所述标准岩石试件的内部形成单一轴向贯穿的裂隙，得到裂隙岩石试件，所述标准岩石试件为圆柱形的岩石；步骤S200、采用橡皮膜对裂隙岩石试件进行密封套膜，将密封套膜后的裂隙岩石试件放入围压加载装置；其中，所述围压加载装置可采用MTS试验机或GCTS试验机。步骤S300、利用围压加载装置对裂隙岩石试件进行静水围压试验，并测定静水围压试验过程中的围压以及裂隙岩石试件的环向变形量；其中，所述静水围压试验包括加载试验和卸载试验；步骤S400、将静水围压试验过程中测定的围压和环向变形形成对应关系，根据所述对应关系得到岩石裂隙张开度公式；步骤S500、利用围压加载装置对裂隙岩石试件施加测定围压，采集施加在裂隙岩石试件的测定围压，以及所述测定围压下裂隙岩石试件的环向变形，根据所述岩石裂隙张开度公式得到裂隙岩石试件的张开度；其中，所述测定围压大于第一围压阈值，在测定围压低于第一围压阈值时，所述裂隙岩石试件处于弹性变形阶段。本实施例中，所述标准岩石试件通过取芯机及磨石机加工得到，所述标准岩石试件能够装入围压加载装置，对加工得到的标准岩石试件进行破坏试验，从而得到裂隙试件。本专利技术通过静水围压试验得出裂隙岩石的张开度的因素，即围压和环向变形，根据试验数据得出岩石裂隙张开度公式，从而可以利用围压加载装置对相同材质的待测定裂隙岩石施加大于第一围压阈值的测定围压，通过采集的围压和环向变形间接得到待测定裂隙岩石的张开度。本专利技术提供的技术方案对于日后岩石本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种测定岩石裂隙张开度的方法，其特征在于，所述方法包括：/n步骤S100、对标准岩石试件进行破坏试验，使所述标准岩石试件的内部形成单一轴向贯穿的裂隙，得到裂隙岩石试件，所述标准岩石试件为圆柱形的岩石；/n步骤S200、采用橡皮膜对裂隙岩石试件进行密封套膜，将密封套膜后的裂隙岩石试件放入围压加载装置；/n步骤S300、利用围压加载装置对裂隙岩石试件进行静水围压试验，并测定静水围压试验过程中的围压以及裂隙岩石试件的环向变形量，所述静水围压试验包括加载试验和卸载试验；/n步骤S400、将静水围压试验过程中测定的围压和环向变形形成对应关系，根据所述对应关系得到岩石裂隙张开度公式；/n步骤S500、利用围压加载装置对裂隙岩石试件施加测定围压，采集施加在裂隙岩石试件的测定围压，以及所述测定围压下裂隙岩石试件的环向变形，根据所述岩石裂隙张开度公式得到裂隙岩石试件的张开度，所述测定围压大于第一围压阈值。/n

【技术特征摘要】
1.一种测定岩石裂隙张开度的方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤S100、对标准岩石试件进行破坏试验，使所述标准岩石试件的内部形成单一轴向贯穿的裂隙，得到裂隙岩石试件，所述标准岩石试件为圆柱形的岩石；
步骤S200、采用橡皮膜对裂隙岩石试件进行密封套膜，将密封套膜后的裂隙岩石试件放入围压加载装置；
步骤S300、利用围压加载装置对裂隙岩石试件进行静水围压试验，并测定静水围压试验过程中的围压以及裂隙岩石试件的环向变形量，所述静水围压试验包括加载试验和卸载试验；
步骤S400、将静水围压试验过程中测定的围压和环向变形形成对应关系，根据所述对应关系得到岩石裂隙张开度公式；
步骤S500、利用围压加载装置对裂隙岩石试件施加测定围压，采集施加在裂隙岩石试件的测定围压，以及所述测定围压下裂隙岩石试件的环向变形，根据所述岩石裂隙张开度公式得到裂隙岩石试件的张开度，所述测定围压大于第一围压阈值。


2.根据权利要求1所述的一种测定岩石裂隙张开度的方法，其特征在于，所述对标准岩石试件进行破坏试验，具体为：采用巴西劈裂试验方法或单轴压缩试验方法对标准岩石试件进行破坏试验。


3.根据权利要求1所述的一种测定岩石裂隙张开度的方法，其特征在于，所述静水围压加载试验为对裂隙岩石试件施加静水压力，将所述静水压力由0逐步增加到裂隙闭合的试验过程；所述静水围压卸载试验为对施加在裂隙岩石试件的静水压力由裂隙闭合的状态逐步降低到0的试验过程。


4.根据权利要求3所述的一种测定岩石裂隙张开度的方法，其特征在于，所述静水围压加载试验中对裂隙岩石试件施加的最大静水压力大于裂隙闭合所需围压值。


5.根据权利要求4所述的一种测定岩石裂隙张开度的方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾卫，叶永富，文凯，刘慧芬，程马遥，
申请(专利权)人：佛山科学技术学院，
类型：发明
国别省市：广东;44