CN103512840A - 一种通过测量定孔隙率筛选岩样的方法 - Google Patents

Abstract

一种通过测量定孔隙率筛选岩样的方法，通过在岩样不同端面上滴注滴定液，测量滴定的时间及滴定图案的大小，可筛选出不同孔隙率岩样。本方法为无损检测，筛选过程中无需破坏试样，并可对岩样进行多点测试，全面反映岩样的性质，筛选检测费用低廉，无需高成本仪器和工具，检测方式简单，尤其对于孔隙率差异较大的岩体检测结果具有非常直观的表现性，区分度高。

Description

一种通过测量定孔隙率筛选岩样的方法

技术领域

本发明涉及一种通过测量定孔隙率筛选岩样的方法。 

背景技术

岩石的许多性质如强度、吸水性、抗惨性、抗冻性、导热性、吸声性等都与岩石构造的疏密程度有很大关系，除决定于孔隙率的大小以外，还与孔隙的构造特征（包括孔隙、是否连通、分布情况）密切相关。另外，研究表明岩石的孔隙率严重地影响着孔隙圆盘模型的破坏状态,孔隙率较小时圆盘以拉伸破坏为主,孔隙率增大时出现拉伸和剪切共同作用的破坏方式。随着孔隙率的增大,圆盘模型的抗拉强度呈指数递减的趋势;随着孔径分布控制参数的减小,圆盘劈裂破坏区域增大且更加分散。当孔隙率较小时孔径分布对抗拉强度有一定的影响;孔隙空间位置的改变对圆盘破坏的影响主要体现在裂纹产生的位置上,没有改变圆盘的破裂方式和裂纹的数目,对圆盘抗拉强度也没有太大的影响。现阶段对岩样的无损检测主要采用超声波检测，声发射等方式，但是这类手段均不能简单直观的反映出岩样的空隙率差异，对岩样孔隙率筛选的手段，多是通过破坏性试验来测定部分岩样的孔隙率，以此来推断其余岩样的孔隙率。但是岩石作为一种离散型较大的物质，该方式并不精确，甚至可能出现很大差异，如何保证岩样在筛选过程中无物理、化学性等损伤，在筛选后能继续用于其他实验项目中，是当前有必要解决的问题。 

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种通过测量定孔隙率筛选岩样的方法，通过本方法可筛选出具有同一孔隙率范围岩样的方法。

本发明的目的是这样实现的：一种通过测量定孔隙率筛选岩样的方法，包括以下步骤：

步骤1）取待测筛选岩样若干，用磨刀石将待滴定面磨平，然后去除表面碎屑，滴定点选取岩样上下端面各一个，侧面上选3-4个；

步骤2）将色素与水混合于烧杯中，搅拌均匀后得到滴定溶液；

步骤3）将处理好的岩样放入滴定装置中进行固定，抽取滴定溶液，后向每个毛细管定量注入滴定溶液，将注入溶液后的毛细管插入到滴定装置的孔洞中，使毛细滴管下部与岩样切片刚好接触，开始滴定并计时；

步骤4）待所有毛细滴管内液面降低为零后，停止计时并取出岩样，利用千分尺或放置于岩样上带有刻度的硫酸纸记录滴定半径；

步骤5）将所有测得数据进行整理，每个岩样两个端面及侧面滴定半径取平均值，若同一岩样多点滴定的两个或两个以上参数值偏差大于15%，则可认为该岩样试件均匀性较差，该岩样应从筛选分组予以中剔除；若同一岩样多点滴定的两个或两个以上参数值差异性小于15%，得到其平均值，将其与另一检测岩样的该平均值对比，若差异小于5%，则将两个岩样分为一组，通过此种方式比较不同岩样的三个滴定参数值，进而筛选出不同孔隙率岩样。

各测定步骤在室内温度20－23℃的环境中完成。

所述的滴定溶液是采用以体积比计色素：水＝1：500得到。

本发明提供的一种通过测量定孔隙率筛选岩样的方法，具有以下有益效果：

1、本方法为无损检测，筛选过程中无需破坏试样，而一般的孔隙率检测技术通常要损坏试件。

2、本方法可对岩样进行多点测试，全面反映岩样的性质。

3、本方法可定量对同一岩样上的孔隙分布不均匀性进行描述，原采用超声波检测仪分成一组的岩样中，有可能测试得到完全不同的力学参数值，原因之一是因为岩样自身孔隙分布不均匀。采用本技术可以定量对岩样孔隙分布不均匀性，可以定量描述两不同试件的孔隙率差异，从而使岩样的分组更精细，分到同一组别的岩样力学参数值差异性更小。

4、本方法筛选检测费用低廉，无需高成本仪器和工具，检测方式简单，尤其对于孔隙率差异较大的岩体检测结果具有非常直观的表现性，区分度很高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明滴定位置示意图，图中a为上端面滴定，b为下端面滴定，c为侧面滴定。

图2为利用硫酸纸测定滴定扩散半径示意图。

图3为孔隙率和滴定扩散半径关系图。

图4为孔隙率与滴定扩散稳定时间关系图。

图5为孔隙率与滴定扩散速率关系图。

具体实施方式

实施例：

一、检测器材准备：温度计、湿度计、石灰、计时器、毛细滴管、微升注射器、红色素、纯净水、滴定固定装置、烧杯、待检测岩样、磨刀石、电吹风、测半径硫酸纸。

二、测定步骤：

1、用温度计测室内温度并利用空调调节温度至适宜温度，一般取室内温度在20℃--23℃,同时采用湿度计测量室内湿度，用空气蒸湿机和石灰来调节湿度在适宜范围。

2、取待测筛选岩样若干，用磨刀石轻轻将待滴定面磨平，使其观察不到明显凹凸处，然后用电吹风吹去表面碎屑，滴定点选取岩样上下端面各一处，侧面上选3-4个点，如图1中a、b、c所示。

3、将红色色素和水按照体积1:500比例混合于烧杯中，搅拌均匀后得到红色溶液，选取其他颜色色素也可，如紫色等。

4、将处理好的岩样放入滴定装置中进行固定，用微升计在烧杯中抽取适量红色溶液，然后向每个毛细管定量注入10微升的红色溶液。将注入溶液后的毛细管小心插入滴定装置中段指定孔洞中，调整装置上部薄板高度及毛细管高度，使毛细滴管下部与岩样切片刚好接触，滴定开始并开始计时。

5、待所有毛细滴管内液面降低为零后，停止计时并取出岩样。由于溶液在毛细管中挥发较少故该段浸润时间即为溶液透过岩石空隙渗入岩石的渗透时间（由渗透量除以渗透时间可得渗透速率），利用准备好的测半径硫酸纸放置于岩石切片上记录滴定半径并用相机拍下最终滴定形成的渗透形状，从测半径硫酸纸上可得到滴过程形成的不规则图形各向半径，如图2。

6、将所有测得数据进行整理，每个岩样两个端面及侧面滴定半径取平均值，若同一岩样多点滴定的两个或两个以上参数值偏差大于15%，则可认为该岩样试件均匀性较差，该岩样应从筛选分组予以中剔除；若同一岩样多点滴定的两个或两个以上参数值差异性小于15%，得到其平均值，将其与另一检测岩样的该平均值对比，若差异小于5%，则将两个岩样分为一组，通过此种方式比较不同岩样的三个滴定参数值，进而筛选出不同孔隙率岩样。

采用硫酸纸的优势：当滴定面为水平面时，其滴定扩散半径一般呈较规则的圆形或椭圆形，利用千分尺等工具即可方便的得到结果；而当滴定面为弧形面，例如圆柱侧面时，利用千分尺等工具将无法进行量取，此时利用硫酸纸来读取扩散半径将更快捷，且结果更加精确。如图2可看出横向直径为9.2小格，竖向为10.9小格，其中每一小格为1mm。

筛选对比示例：

首先采用超声波检测仪进行岩样筛选，通过筛选得到三个高100mm，直径为50mm的砂岩岩样，超声波检测结果均为26μs左右，偏差不超过2μs。仅用超声波检测仪筛选，这三个试件可分于同一组。

但采用上述滴定方法，发现这三个试件两个以上滴定指标（滴定扩散速率和滴定扩散半径）差异大于15%，据此可将其分在不同的试件组。

理论验证：

为了验证滴定指标的可靠性，利用比重瓶法测得上述三个岩样的孔隙率，发现其孔隙率均有较大差异。整理数据得到其孔隙率和滴定扩散半径关系图（图3），利用上述检测方法得到各岩样滴定扩散半径，同时通过记录滴定扩散半径和扩散时间，可知岩样的孔隙率还与其扩散稳定时间存在一定相互关系（图4、图5），最终得出孔隙率和滴定扩散半径关系图、孔隙率与滴定扩散稳定时间关系图、孔隙率与滴定扩散速率关系图。

由图可知该类砂岩的孔隙率与其滴定扩散三参数均存在一定单调增减关系。在进行岩样筛选过程中，若其两个或两个以上参数存在明显不同，则说明其对应部位的孔隙率有较大差异，故利用本发明提供的检测方法来对不同孔隙率岩样进行筛选具有实用性，且设备简易，易操作，具有重要的实用价值。即扩散速率随着孔隙率的增大而增大，这也可以作为孔隙率筛样的标准。 

Claims (4)

1.一种通过测量定孔隙率筛选岩样的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1）取待测筛选岩样若干，用磨刀石将待滴定面磨平，然后去除表面碎屑，滴定点选取在岩样上下端面及侧面；

步骤2）将色素与水混合于烧杯中，搅拌均匀后得到滴定溶液；

步骤3）将处理好的岩样放入滴定装置中进行固定，抽取滴定溶液，后向每个毛细管定量注入滴定溶液，将注入溶液后的毛细管插入到滴定装置的孔洞中，使毛细滴管下部与岩样切片刚好接触，开始滴定并计时；

步骤4）待所有毛细滴管内液面降低为零后，停止计时并取出岩样，利用千分尺或放置于岩样上带有刻度的硫酸纸记录滴定半径；

步骤5）将所有测得数据进行整理，每个岩样两个端面及侧面滴定半径取平均值，若同一岩样多点滴定的两个或两个以上参数值偏差大于15%，则可认为该岩样试件均匀性较差，该岩样应从筛选分组予以中剔除；若同一岩样多点滴定的两个或两个以上参数值差异性小于15%，得到其平均值，将其与另一检测岩样的该平均值对比，若差异小于5%，则将两个岩样分为一组，通过此种方式比较不同岩样的三个滴定参数值，进而筛选出不同孔隙率岩样。

2.根据权利要求1所述的通过测量定孔隙率筛选岩样的方法，其特征在于：各测定步骤在室内温度20－23℃的环境中完成。

3.根据权利要求1所述的通过测量定孔隙率筛选岩样的方法，其特征在于：所述的滴定溶液是采用以体积比计色素：水＝1：500得到。

4.根据权利要求1所述的通过测量定孔隙率筛选岩样的方法，其特征在于：选择滴定时，岩样上下端面各选择一个，侧面选3-4个。

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