一种基于微观形貌图像分析的泥岩重塑方法技术

本发明专利技术涉及一种基于微观形貌图像分析的泥岩重塑方法，属于岩石力学试验领域，包括获取现场原状泥岩，开展基本物理力学试验，获得原状泥岩的密度、含水率、强度(σc、c、)及变形参数；开展X射线衍射分析测试，获得原状泥岩的组成成分及其含量信息等步骤。本发明专利技术综合考虑了原状泥岩颗粒级配特征、矿物组分、胶结类型和成分、密度、含水率及上覆地层压力作用，采用泥岩碎屑物制样，使得所制得的试样更加贴近原状泥岩，可更好的模拟原状泥岩的力学特性；此外本发明专利技术所采用装置压力锤上可施加稳定固结压力，设有刻度可随时观察试样的高度变化，获得的重塑岩样更接近真实岩样。获得的重塑岩样更接近真实岩样。获得的重塑岩样更接近真实岩样。

【技术实现步骤摘要】
一种基于微观形貌图像分析的泥岩重塑方法


[0001]本专利技术涉及岩石力学试验领域，具体是一种基于微观形貌图像分析的泥岩重塑方法。

技术介绍

[0002]泥岩分布广泛，且具有遇水易软化崩解、失水干裂的特性。在对泥岩进行相关试验研究时，很难获得符合试验规范要求的标准原状样，因此对于重塑泥岩的研究很有必要。
[0003]传统的泥岩重塑方法多以膨润土、石英、水泥等为重塑材料，改变了泥岩的物质组成；或简单的向泥岩碎屑中加水至手可捏成团后一次压制成样，制得的重塑岩样密度不均匀且含水率不可控；此外，传统重塑方法，采用击实锤人工击实，并未考虑上覆地层压力且分层制样时需实时用刻度尺判断试样高度，操作繁杂。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于微观形貌图像分析的泥岩重塑方法，该方法综合考虑了原状泥岩颗粒级配特征、矿物组分、胶结类型和成分、密度、含水率及上覆地层压力作用，采用泥岩碎屑物制样，使得所制得的试样更加贴近原状泥岩，可更好的模拟原状泥岩的力学特性；此外本专利技术所采用装置压力锤上可施加稳定固结压力，设有刻度可随时观察试样的高度变化，获得的重塑岩样更接近真实岩样，从而解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种基于微观形貌图像分析的泥岩重塑方法，包括以下步骤：
[0007]S1、获取现场原状泥岩，开展基本物理力学试验，获得原状泥岩的密度、含水率、强度(σc、c、)及变形参数(E、ν)；
[0008]S2、开展X射线衍射分析测试，获得原状泥岩的组成成分及其含量信息；
[0009]S3、利用偏光显微镜获取原状泥岩微观形貌图像，处理分析得到原状泥岩的颗粒级配特征并确定其胶结类型；
[0010]S4、依据原状泥岩的胶结物成分及物质组成成分选择掺加的胶凝材料，并设计一组胶凝材料掺加比例，
[0011]S5、获取现场泥岩碎屑物，烘干、破碎后进行筛分试验；
[0012]S6、计算原状泥岩的上覆地层压力以确定制样时施加的压力大小；
[0013]S7、配置各粒径范围内的泥岩颗粒、水、胶凝材料的混合物；
[0014]S8、进行重塑泥岩的制备，在上覆地层压力下固结；
[0015]S9、利用偏光显微镜获取重塑泥岩得微观形貌图像，分析并确定其胶结类型；
[0016]S10、选取胶结类型与原状泥岩一致的重塑泥岩，开展重塑泥岩原始室内三轴压缩及单轴抗压强度试验，获得重塑泥岩的强度指标(σc、c、)及变形参数(E、ν)，并与原状泥岩的参数进行比较；开展重塑泥岩室内三轴压缩及单轴抗压试验，获得重塑泥岩的强度指标(σc、c、)及变形参数(E、ν)，并与原状泥岩的参数进行比较；
[0017]S11、若S10中重塑泥岩与原状泥岩的相关参数相差较大，则重复上述S4至S10的操作，直至选出一组σc、c、E、ν与原状泥岩的σc、c、E、ν相近的一组重塑泥岩为止，并以该组重塑泥岩胶凝材料的掺加比例为重塑泥岩掺比。
[0018]作为本专利技术的进一步技术方案，所述S3中开展偏光显微镜切片的制作为：制作多组平行样，采集多个倍数下的原状泥岩形貌图像，由于颗粒为不规则形状，以颗粒最大长度进行粒径区分，通过图像处理分析，得到原状泥岩的颗粒级配。
[0019]作为本专利技术的更进一步技术方案，所述S3中颗粒级配特征的获取为：所述S3中颗粒级配特征的获取为：先求出每个倍数下的各个粒径范围内颗粒的含量，再以颗粒百分含量为纵坐标，以放大倍数为横坐标，绘制散点图并进行拟合，选取各条在纵坐标上的截距为对应粒径范围的泥岩颗粒在重塑泥岩时采用的百分含量。
[0020]作为本专利技术的再进一步技术方案，所述S4中胶凝材料的确定为：胶凝材料依据原状泥岩的物质组成成分及其胶结类型确定，不改变泥岩原有的物质组分。
[0021]作为本专利技术的再进一步技术方案，所述S8中重塑泥岩制备采用可固结装置，所述可固结装置包括支架、压力装置、模具、工作台和控制器，重塑泥岩制备时，先组装模具，在弧形模板内测涂抹凡士林，再将弧形模板装在底座上，套上箍圈；将组装完的模具通过模具底座用底部螺栓固定于工作台上；打开控制电源，利用压力控制器设定与原状泥岩上覆地层压力相等的固结压力，通过安装在支架顶板与盖板间的与千斤顶相连的带刻度标尺的压力锤给模具内的泥岩混合物施加固结压力至刻度到达/处完成第一层的制样，将试样表面打毛，重复上述操作，最后一次添加泥岩混合物前将加高套筒套在模具上方后施加压力完成制样过程。
[0022]作为本专利技术的再进一步技术方案，所述可固结装置的压力锤上设有可直接读出试样高度的刻度标尺。
[0023]作为本专利技术的再进一步技术方案，所述S1至S9中需综合考虑原状泥岩的颗粒级配特征、矿物组分、胶结类型和成分、密度、含水率及上覆地层压力作用。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：综合考虑了原状泥岩颗粒级配特征、矿物组分、胶结类型和成分、密度、含水率及上覆地层压力作用，采用泥岩碎屑物制样，使得所制得的试样更加贴近原状泥岩，可更好的模拟原状泥岩的力学特性；此外本专利技术所采用装置压力锤上可施加稳定固结压力，设有刻度可随时观察试样的高度变化，获得的重塑岩样更接近真实岩样。
附图说明
[0025]图1为本专利技术中可固结装置的结构示意图；
[0026]图2为本专利技术中可固结装置的剖视图；
[0027]图3为本专利技术中三轴试样模具的结构示意图；
[0028]图4为本专利技术的流程图；
[0029]图5为本专利技术的颗粒百分含量图。
[0030]图中：1
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支架、2
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压力装置、3
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模具、4
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工作台、5
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控制器、6
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千斤顶、7
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压力锤、8
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刻度标尺、9
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盖板、10
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顶板、11
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固定螺栓、12
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加高圆筒、13
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弧形模板、14
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箍圈、15
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底座、16
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底部螺栓、17
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压力显示器、18
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控制电源、19
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支撑杆。
具体实施方式
[0031]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0032]本专利技术实施例是这样实现的，如图1至图5所示的基于微观形貌图像分析的泥岩重塑方法，包括以下步骤:
[0033]S1：获取现场原状泥岩，开展基本物理力学试验，获得原状泥岩的密度、含水率、强度(σc、c、)及变形参数(E、ν)；
[0034]S2：开展X射线衍射分析测试，获得原状泥岩的组成成分及其含量信息；
[0035]S3：利用偏光显微镜获取原状泥岩微观形貌图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于微观形貌图像分析的泥岩重塑方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、获取现场原状泥岩，开展基本物理力学试验，获得原状泥岩的密度、含水率、强度及变形参数(E、ν)；S2、开展X射线衍射分析测试，获得原状泥岩的组成成分及其含量信息；S3、利用偏光显微镜获取原状泥岩微观形貌图像，处理分析得到原状泥岩的颗粒级配特征并确定其胶结类型；S4、依据原状泥岩的胶结物成分及物质组成成分选择掺加的胶凝材料，并设计一组胶凝材料掺加比例，S5、获取现场泥岩碎屑物，烘干、破碎后进行筛分试验；S6、计算原状泥岩的上覆地层压力以确定制样时施加的压力大小；S7、配置各粒径范围内的泥岩颗粒、水、胶凝材料的混合物；S8、进行重塑泥岩的制备，在上覆地层压力下固结；S9、利用偏光显微镜获取重塑泥岩得微观形貌图像，分析并确定其胶结类型；S10、选取胶结类型与原状泥岩一致的重塑泥岩，开展重塑泥岩原始室内三轴压缩及单轴抗压强度试验，获得重塑泥岩的强度指标及变形参数(E、ν)，并与原状泥岩的参数进行比较；开展重塑泥岩室内三轴压缩及单轴抗压试验，获得重塑泥岩的强度指标参数进行比较；开展重塑泥岩室内三轴压缩及单轴抗压试验，获得重塑泥岩的强度指标及变形参数(E、ν)，并与原状泥岩的参数进行比较；S11、若S10中重塑泥岩与原状泥岩的相关参数相差较大，则重复上述S4至S10的操作，直至选出一组σc、c、E、ν与原状泥岩的σc、c、E、ν相近的一组重塑泥岩为止，并以该组重塑泥岩胶凝材料的掺加比例为重塑泥岩掺比。2.根据权利要求1所述的基于微观形貌图像分析的泥岩重塑方法，其特征在于，所述S3中开展偏光显微镜切片的制作为：制作多组平行样，采集多个倍数下的原状泥岩形貌图像，由于颗粒为不规则形状，以颗粒最...

【专利技术属性】
技术研发人员：张振华，徐国娟，奚邦禄，张琳琳，王静峰，张爱勇，刘广，崔文天，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：