岩体导热率测试设备及测试系统技术方案

本公开涉及一种岩体导热率测试设备及测试系统，测试设备包括：箱体，具有容置腔室，所述容置腔室包括叠设的第一容置区、第二容置区及第三容置区，所述箱体在所述第一容置区远离所述第三容置区的一侧设有第一开口，所述箱体在所述第三容置区远离所述第一容置区的一侧设有第二开口，所述第二容置区用于收纳裂隙岩体；第一温度加载件，穿设于所述第一开口；第一温度感测组件，收纳容置于所述第一容置区；第二温度加载件，穿设于所述第二开口；第二温度感测组件，收纳容置于所述第三容置区；液体加载组件。本公开技术方案有效解决了传统测试设备对裂隙体的热导率测量精准度低的技术问题，填补了行业内能对裂隙岩体有效导热率进行精准测量的测试设备。准测量的测试设备。准测量的测试设备。

【技术实现步骤摘要】
岩体导热率测试设备及测试系统


[0001]本公开涉及裂隙岩体热物性测试
，尤其涉及一种岩体导热率测试设备及测试系统。

技术介绍

[0002]导热率作为表征岩石传热能力最重要的参数之一，控制着岩体温度场的分布，在众多地质及地下工程研究中具有重要意义。诸如深层地热能的开采及储层评估、高放射性废弃物的地质处置、深部石油钻探和稠油油藏采收率评估、岩体冻结过程或人工冻结工程、高温巷道和高地隧道围岩温度场稳定性研究及深层热能资源化利用等。
[0003]工程岩体是由岩石和结构面组成的具有不连续性、非均质性和各向异性的地质体，其有效热导率不仅受岩石自身传热特性影响，更是受到裂隙界面传热特性影响。因此，实现含裂隙岩石导热率的精确测量对工程岩体有效热导率的评估具有重要意义。
[0004]相关技术中，测量岩体热导率的主要方法包括稳态法和非稳态法，具体地，稳态法包括保护热板法和分棒法，非稳态法包括平面热源法、热线法及光学扫描法等。其中，非稳态法因其测量速度快、精确度高而被广泛应用。但是，非稳态法对样品的探测深度和测量范围有限，其一般只能测量岩石表面有限范围内的热导率，难以用其研究裂隙面存在对岩石传热特性的影响。因此，寻找一种能充分考虑裂隙面含水状态、填充物、裂隙接触、轴压等因素对岩石有效热导率影响的岩体热导率测试设备势在必行。

技术实现思路

[0005]本公开提供了一种岩体导热率测试设备及测试系统，以解决传统测试设备对裂隙岩体的热导率测量精准度低的技术问题。
[0006]为此，第一方面，本公开实施例提供了一种岩体导热率测试设备，包括：箱体，具有容置腔室，所述容置腔室包括叠设的第一容置区、第二容置区及第三容置区，所述箱体在所述第一容置区远离所述第三容置区的一侧设有第一开口，所述箱体在所述第三容置区远离所述第一容置区的一侧设有第二开口，所述第二容置区用于收纳裂隙岩体；第一温度加载件，穿设于所述第一开口，所述第一温度加载件用于提供第一温度；第一温度感测组件，收纳容置于所述第一容置区，所述第一温度感测组件用于感测靠近所述第一温度加载件一端的第二温度、以及用于感测靠近裂隙岩体一端的第三温度；第二温度加载件，穿设于所述第二开口，所述第二温度加载件用于提供第四温度；第二温度感测组件，收纳容置于所述第三容置区，所述第二温度感测组件用于感测靠近裂隙岩体一端的第五温度、以及用于感测靠近所述第二温度加载件一端的第六温度；液体加载组件，用于控制裂隙岩体的缝隙内的含水量；
压力加载组件，用于给第一温度加载件和/或第二温度加载件提供压力。
[0007]在一种实施方式中，所述箱体对应第二容置区的相对两侧壁上分别开设了贯通的液体流入孔和液体流出孔，所述液体加载组件包括进口水囊、进水件、出口水囊及出水件；所述进口水囊对应所述液体流入孔连接于所述箱体的内壁，所述进口水囊覆盖所述液体流入孔；所述进水件的一端穿过所述液体流入孔连通所述进口水囊，所述进水件的另一端连通水源；所述出口水囊对应所述液体流出孔连接于所述箱体的内壁，所述出口水囊覆盖所述液体流出孔；所述出水件的一端穿过所述液体流出孔连通所述出口水囊，所述出水件的另一端连通液体回收装置。
[0008]在一种实施方式中，所述箱体对应第二容置区的相对两内侧壁上分别开设了第一槽体和第二槽体，所述第一槽体朝远离所述第二槽体的方向延伸，所述第二槽体朝远离所述第一槽体的反向延伸；所述液体流入孔从所述第一槽体的底部贯通所述箱体的侧壁，所述液体流出孔从所述第二槽体的底部贯通所述箱体的另一侧壁；所述进口水囊容置于所述第一槽体，所述出口水囊容置于所述第二槽体。
[0009]在一种实施方式中，所述进水件、所述进口水囊、所述箱体、所述出口水囊及所述出水件一体成型设置。
[0010]在一种实施方式中，所述第一温度感测组件包括叠设的第一导热材料层、第一参考材料层、第二导热材料层、第一温度传感器及第二温度传感器，所述第一导热材料层靠近所述第一温度加载件设置，所述第二导热材料层靠近裂隙岩体设置；所述第一温度传感器设于所述第一导热材料层，用于检测所述第二温度；所述第二温度传感器设于所述第二导热材料层，用于检测所述第三温度。
[0011]在一种实施方式中，所述第一导热材料层和/或所述第二导热材料层的材质为黄铜材质；和/或，所述第一参考材料层的材质为亚克力板材质。
[0012]在一种实施方式中，所述第二温度感测组件包括叠设的第三导热材料层、第二参考材料层、第四导热材料层、第三温度传感器及第四温度传感器，所述第三导热材料层靠近裂隙岩体设置，所述第四导热材料层靠近所述第二温度加载件设置；所述第三温度传感器设于所述第三导热材料层，用于检测所述第五温度；所述第四温度传感器设于所述第四导热材料层，用于检测所述第六温度。
[0013]在一种实施方式中，所述第三导热材料层和/或所述第四导热材料层的材质为黄铜材质；和/或，所述第二参考材料层的材质为亚克力板材质。
[0014]在一种实施方式中，所述箱体的内壁设有阻隔件，所述阻隔件用于隔水隔热；和/或，所述第一温度高于所述第四温度。
[0015]第二方面，本公开实施例还提供了一种测试系统，其特征在于，包括：
如上所述的岩体导热率测试设备；数据采集设备，分别通讯连接于所述第一温度感测组件和所述第二温度感测组件，以分别采集得到所述第二温度、所述第三温度、所述第五温度及所述第六温度。
[0016]根据本公开实施例提供的一种岩体导热率测试设备，包括：箱体，具有容置腔室，所述容置腔室包括叠设的第一容置区、第二容置区及第三容置区，所述箱体在所述第一容置区远离所述第三容置区的一侧设有第一开口，所述箱体在所述第三容置区远离所述第一容置区的一侧设有第二开口，所述第二容置区用于收纳裂隙岩体；第一温度加载件，穿设于所述第一开口，所述第一温度加载件用于提供第一温度；第一温度感测组件，收纳容置于所述第一容置区，所述第一温度感测组件用于感测靠近所述第一温度加载件一端的第二温度、以及用于感测靠近裂隙岩体一端的第三温度；第二温度加载件，穿设于所述第二开口，所述第二温度加载件用于提供第四温度；第二温度感测组件，收纳容置于所述第三容置区，所述第二温度感测组件用于感测靠近裂隙岩体一端的第五温度、以及用于感测靠近所述第二温度加载件一端的第六温度；液体加载组件，用于控制裂隙岩体的缝隙内的含水量；压力加载组件，用于给第一温度加载件和/或第二温度加载件提供压力。本公开技术方案通过优化设置岩体导热率测试设备的具体结构，使得该测试设备在对裂隙岩体进行测量时，可以充分考虑到裂隙面含水状态、填充物、裂隙接触、法向应力等因素，使得测试的条件更接近原位岩石，有效提高了裂隙岩体热导率的测试准确性和精确性。具体地，设置了一具有容置腔室的箱体，该容置腔室至少具有三层容置区，以分别容纳第一温度感测组件、裂隙岩体及第二温度感测组件；然后在第一温度感测组件和第二温度感测组件对应的箱体处分别开设第一开口和第二开口，以分别在第一开口处容纳第一温度加载件和在第二开口处容纳第二温度加载件；同时，设置了本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种岩体导热率测试设备，其特征在于，包括：箱体，具有容置腔室，所述容置腔室包括叠设的第一容置区、第二容置区及第三容置区，所述箱体在所述第一容置区远离所述第三容置区的一侧设有第一开口，所述箱体在所述第三容置区远离所述第一容置区的一侧设有第二开口，所述第二容置区用于收纳裂隙岩体；第一温度加载件，穿设于所述第一开口，所述第一温度加载件用于提供第一温度；第一温度感测组件，收纳容置于所述第一容置区，所述第一温度感测组件用于感测靠近所述第一温度加载件一端的第二温度、以及用于感测靠近裂隙岩体一端的第三温度；第二温度加载件，穿设于所述第二开口，所述第二温度加载件用于提供第四温度；第二温度感测组件，收纳容置于所述第三容置区，所述第二温度感测组件用于感测靠近裂隙岩体一端的第五温度、以及用于感测靠近所述第二温度加载件一端的第六温度；液体加载组件，用于控制裂隙岩体的缝隙内的含水量；压力加载组件，用于给第一温度加载件和/或第二温度加载件提供压力。2.根据权利要求1所述的岩体导热率测试设备，其特征在于，所述箱体对应第二容置区的相对两侧壁上分别开设了贯通的液体流入孔和液体流出孔，所述液体加载组件包括进口水囊、进水件、出口水囊及出水件；所述进口水囊对应所述液体流入孔连接于所述箱体的内壁，所述进口水囊覆盖所述液体流入孔；所述进水件的一端穿过所述液体流入孔连通所述进口水囊，所述进水件的另一端连通水源；所述出口水囊对应所述液体流出孔连接于所述箱体的内壁，所述出口水囊覆盖所述液体流出孔；所述出水件的一端穿过所述液体流出孔连通所述出口水囊，所述出水件的另一端连通液体回收装置。3.根据权利要求2所述的岩体导热率测试设备，其特征在于，所述箱体对应第二容置区的相对两内侧壁上分别开设了第一槽体和第二槽体，所述第一槽体朝远离所述第二槽体的方向延伸，所述第二槽体朝远离所述第一槽体的反向延伸；所述液体流入孔从所述第一槽体的底部贯通所述箱体的侧壁，所述液体流出孔从所述第二槽体的底部贯通所述箱体的另一侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭平业，卜墨华，王蒙，何满潮，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：