CN104819878A - 一种岩石裂隙试样的制作方法及等效渗透参数的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种岩石裂隙试样的制作方法，其包括如下步骤：1），轴向对称切割石灰岩岩芯得到石灰岩裂隙面；2），再沿轴向错距合并形成单裂隙；3），因错距形成的空隙区域用半圆柱形金属保护片包裹；4），用两层橡胶膜和一层橡皮套包裹形成单裂隙试样。本发明操作方便，可用本方法制作的单裂隙试样开展滑动-控制-滑动试验，速度步长试验和渗透试验，分析岩石裂隙摩擦滑动特性（时间依赖性和速度稳定性）和渗透性随裂隙滑动的演变规律，试验精度较高。

Description

一种岩石裂隙试样的制作方法及等效渗透参数的测量方法

技术领域

本发明涉及一种岩石裂隙试样的制作方法及等效渗透参数的测量方法，属于岩石裂隙摩擦力学试验技术领域。

背景技术

研究表明，地震不仅与岩石的强度有关，还与断裂带的摩擦滑动特性密切相关，地震的发生主要取决于断层（裂隙）的滑动稳定性。室内标准三轴试验是研究裂隙摩擦滑动特性的主要手段，裂隙摩擦强度的时间依赖性、速度稳定性可分别通过滑动-控制-滑动试验和速度步长试验进行研究，而滑动过程中裂隙渗透性的演变过程则可通过渗透试验获得。

但由于受客观条件的限制，特别是受岩石裂隙试样制作方法的限制，因错距合并裂隙而在裂隙两端形成的空隙区域容易被试验中施加的围压压塌，使目前滑动-控制-滑动试验只能在有限滑动范围内进行，裂隙渗透系数也主要在裂隙面保持相对静止的条件下获得。

因此，为解决上述技术问题，确有必要提供一种创新的岩石裂隙试样的制作方法及等效渗透参数的测量方法，以克服现有技术中的所述缺陷。

发明内容

为解决上述问题，本发明的第一目的在于提供一种岩石裂隙试样的制作方法，其使裂隙面能在较大范围内滑动，而又不被试验中施加的围压压塌。

本发明的第二目的在于提供一种岩石裂隙试样的等效渗透参数的测量方法，其采用制作的裂隙开展滑动-控制-滑动试验、速度步长试验和渗透试验，来研究岩石裂隙的摩擦滑动特性和渗透特性（裂隙面相对滑动条件下）。

为实现上述第一目的，本发明采取的技术方案为：一种岩石裂隙试样的制作方法，其包括如下步骤：

1），轴向对称切割石灰岩岩芯得到石灰岩裂隙面；

2），再沿轴向错距合并形成单裂隙；

3），因错距形成的空隙区域用半圆柱形金属保护片包裹；

4），用两层橡胶膜和一层橡皮套包裹形成单裂隙试样。

本发明的岩石裂隙试样的制作方法进一步为：所述步骤2）中，错距为1cm。

为实现上述第二目的，本发明采取的技术方案为：一种岩石裂隙试样的等效渗透参数的测量方法：将制作好的单裂隙试样装入标准三轴试验仪，渗透试验中石灰岩裂隙的等效渗透系数可用下式求解：

式中：为等效渗透系数；为水流运动粘滞系数；为裂隙的长度；为通过裂隙的流量；为石灰岩岩芯的直径；、则分别为裂隙上游和下游的水头。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明操作方便，可用本方法制作的单裂隙试样开展滑动-控制-滑动试验，速度步长试验和渗透试验，分析岩石裂隙摩擦滑动特性（时间依赖性和速度稳定性）和渗透性随裂隙滑动的演变规律，试验精度较高。

附图说明

图1是本发明的岩石裂隙试样的制作方法步骤1）完成后的实物图。

图2是本发明的岩石裂隙试样的制作方法步骤2）完成后的实物图。

图3是本发明的岩石裂隙试样的制作方法步骤3）完成后的实物图。

图4是本发明的岩石裂隙试样的制作方法步骤4）完成后的单裂隙试样实物图。

图5是裂隙摩擦强度与滑动速度的关系曲线图。

具体实施方式

本发明为一种岩石裂隙试样的制作方法，其包括如下步骤：

1），轴向对称切割石灰岩岩芯得到石灰岩裂隙面；

2），再沿轴向错距合并形成单裂隙；其中，所述错距为1cm；

3），因错距形成的空隙区域用半圆柱形金属保护片包裹；

4），用两层橡胶膜和一层橡皮套包裹形成单裂隙试样。

采用上述制作方法制成的岩石裂隙试样的等效渗透参数的测量方法如下：将制作好的单裂隙试样装入标准三轴试验仪，可开展滑动-控制-滑动试验、速度步长试验和渗透试验，其中，渗透试验中石灰岩裂隙的等效渗透系数可用下式求解：

式中：为等效渗透系数；为水流运动粘滞系数；为裂隙的长度；为通过裂隙的流量；为石灰岩岩芯的直径；、则分别为裂隙上游和下游的水头；上述参数通过渗透试验得到。

如图5所示，速度步长试验获得的石灰岩裂隙摩擦强度（μ）随滑动速度改变的变化曲线，由曲线可知，石灰岩裂隙的摩擦强度随滑动速度的增大而稳步增长，呈现速度强化的特性。

以上的具体实施方式仅为本创作的较佳实施例，并不用以限制本创作，凡在本创作的精神及原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本创作的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种岩石裂隙试样的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：

1），轴向对称切割石灰岩岩芯得到石灰岩裂隙面；

2），再沿轴向错距合并形成单裂隙；

3），因错距形成的空隙区域用半圆柱形金属保护片包裹；

4），用两层橡胶膜和一层橡皮套包裹形成单裂隙试样。

2.如权利要求1所述的岩石裂隙试样的制作方法，其特征在于：所述步骤2）中，错距为1cm。

3.一种采用如权利要求1或2所述的制作方法制成的岩石裂隙试样的等效渗透参数的测量方法，其特征在于：将制作好的单裂隙试样装入标准三轴试验仪，渗透试验中石灰岩裂隙的等效渗透系数可用下式求解：

式中：为等效渗透系数；为水流运动粘滞系数；为裂隙的长度；为通过裂隙的流量；为石灰岩岩芯的直径；、则分别为裂隙上游和下游的水头。