CN109374700A - 一种检测裂隙岩石充填试验效果的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种检测裂隙岩石充填试验效果的方法，包括如下步骤：1)将两块导电板分别贴合在岩石试样的两端，通过导线将电化学工作站与导电板电连接；2)首先检测静置点位，随后调零采用频率范围为10^6Hz到0.1Hz的5mv扰动电压检测岩石试样并进行岩石试样电解参数的收集；3)将岩石声波参数检测仪的两个金属探头相互平行且对齐的置于岩石试样的待测部位；4)首先测量空气中声波参数，接着测量岩石试样的轴向声波传播速度，之后将岩石试样均分为上部、中部、下部三个部分并分别测量这三个部分的径向声波传播速度。该检测裂隙岩石充填试验效果的方法，适应实验室试验环境、利于操作以及提高了检测结果的可靠度。

Description

一种检测裂隙岩石充填试验效果的方法
技术领域
本发明涉及岩土工程裂隙研究技术领域，具体涉及一种检测裂隙岩石充填试验效果的方法。
背景技术
目前，裂隙岩石充填技术已普及至各种不同工程类型中。充填技术对于不良地基以及围岩性质等的改良起到了很好的作用，工程上对于填充技术的应用广泛，但由于目前对工程裂隙充填效果评定技术的不规范，尚无完善标准借鉴，导致裂隙岩石充填效果无法得到正确评价，现有充填效果检测方法主要用于工程实践中，可分为分析法、检查孔法、开挖取样法、变位推测法和物探法。这些方法对于设备要求较高，操作复杂繁琐，主要针对实际工程，难以适应实验室环境，对于充填试验效果无法给出一个准确的评价标准。
用电解参数来检测岩石的特性已有很长的历史，20世纪70年代开始应用恒电位仪测量不可逆电极的阻抗，90年代交流阻抗的测量大面积运用于多孔介质的测量中，以间接测量多孔介质的内部结构。岩石的交流阻抗检测多集中应用于高温高压的深部岩体。目前，电化学工作站对于岩石检测方面的应用主要存在于岩石渗透系数的间接测量，对于裂隙岩石充填效果的测量涉及较少。
岩石声波参数检测仪在岩石力学的研究过程中已经得到了广泛的应用，在已有的研究就有用声波参数确定岩石加载破坏过程的不同阶段的，主要在单轴和三轴压缩实验中,通过测量纵横波速度和振幅的变化,有效地判断岩石加载和结构的变化情况,确定岩石加载破坏过程中的几个阶段,实现对岩石破裂前兆的预测。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种检测裂隙岩石充填试验效果的方法，以便适应实验室试验环境、利于操作以及提高检测结果的可靠度。
本发明通过以下技术手段解决上述问题：一种检测裂隙岩石充填试验效果的方法，包括如下步骤：
裂隙岩石试样电解参数的测量
1)将两块导电板分别贴合在岩石试样的两端，两块导电板垂直于岩石试样并相互平行，通过导线将电化学工作站与导电板电连接；
2)利用电化学工作站首先检测静置点位，随后调零采用频率范围为10^6Hz到0.1Hz的5mv扰动电压检测岩石试样并进行岩石试样电解参数的收集；
裂缝岩石试样声波参数的测量
3)将岩石声波参数检测仪4的两个金属探头5相互平行且对齐的置于岩石试样的待测部位；
4)首先测量空气中声波参数，接着将两个金属探头分别置于岩石试样的两端，测量岩石试样的轴向声波传播速度，之后将岩石试样均分为上部、中部、下部三个部分并分别测量这三个部分的径向声波传播速度。
进一步，步骤1)中，在导电板与岩石试样的贴合处涂抹导电膏。
进一步，在每一次测量声波参数前，使用凡士林均匀且薄的涂抹于金属探头表面。
进一步，导电板选用金属板。
进一步，在测量径向声波传播速度时，保证金属探头与岩石试样裂隙相垂直。
本发明的有益效果：检测裂隙岩石充填试验效果的方法，包括如下步骤：1)将两块导电板分别贴合在岩石试样的两端，通过导线将电化学工作站与导电板电连接；2)首先检测静置点位，随后调零采用频率范围为10^6Hz到0.1Hz的5mv扰动电压检测岩石试样并进行岩石试样电解参数的收集；3)将岩石声波参数检测仪的两个金属探头相互平行且对齐的置于岩石试样的待测部位；4)首先测量空气中声波参数，接着测量岩石试样的轴向声波传播速度，之后将岩石试样均分为上部、中部、下部三个部分并分别测量这三个部分的径向声波传播速度。该检测裂隙岩石充填试验效果的方法，适应实验室试验环境、利于操作以及提高了检测结果的可靠度。
具体来说，在已有的电化学工作站的应用中，多运用电解溶液作为导电装置，但其存在电荷易在导线接头附近电解质溶液中扩散的缺点，造成数据误差。本发明通过运用金属薄板以及导电膏作为导电介质，改进了这一缺陷。同时，在试样端部与金属导电板贴合处涂抹导电膏，使岩石试样的端部与金属薄板紧密的贴合在一起，避免二者之间的空隙影响导电性，提高了检测的准确性。
在金属探头表面涂抹凡士林能够有效起到润滑作用，减小摩擦，提高检测数据准确度。对于裂隙岩体，纵横波在岩石介质中与裂隙处的空气中的传播速度存在差异，利用此差异可判断裂隙岩石中的孔隙度，进而定量检测裂隙岩石充填试验效果。对于裂隙岩体，其岩石径向与轴向声波传播时间存在差异，利用此差异可有效判断裂隙岩石中裂隙程度，进而定量检测裂隙岩石充填试验效果。
对岩石进行径向声波参数的检测时，将岩石均分为上部、中部、下部三个部分分别测量，并保证检测时金属探头与裂隙相垂直，从而充分了解了岩石的充填效果，保证了检测结果的可靠性和准确性。
综上所述，为适应实验室试验环境，利于操作，并提高检测结果可靠度，本发明通过改进电化学工作站对裂隙岩石充填试验效果进行检测，结合岩石声波参数检测仪，以两种方法相互对照验证，通过定量分析，获得一种优化的检测裂隙岩石充填试验效果的综合性新型检测方法。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明的电化学工作站检测裂隙岩石试样充填效果示意图；
图2为本发明的岩石声波参数检测仪检测裂隙岩石试样充填效果示意图；
图3为本发明的试验1的声波检测数据示意图；
图4为本发明的试验2的声波检测数据示意图；
图5为本发明的试验3的声波检测数据示意图；
图6为本发明的试验4的声波检测数据示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明进行详细说明。
本发明提供了一种检测裂隙岩石充填试验效果的方法，是综合利用电化学手段及岩石声波参数测量裂隙岩石充填后裂隙状况，进而检测裂隙岩石充填试验效果的方法，具体包括如下步骤：
裂隙岩石试样电解参数的测量，测量装置如图1所示，具体过程为：
1)将两块导电板3分别贴合在岩石试样2的两端，导电板为金属薄板，两块导电板垂直于岩石试样并相互平行，在导电板与岩石试样的贴合处涂抹导电膏，通过导线将电化学工作站1与导电板电连接；
2)利用电化学工作站首先检测静置点位，随后调零采用频率范围为10^6Hz到0.1Hz的5mv扰动电压检测岩石试样并进行岩石试样电解参数的收集；
裂缝岩石试样声波参数的测量，测量装置如图2所示，具体过程为：
3)将岩石声波参数检测仪的两个金属探头相互平行且对齐的置于岩石试样的待测部位；
4)在每一次测量声波参数前，使用凡士林均匀且薄的涂抹于金属探头表面，首先测量空气中声波参数，接着将两个金属探头分别置于岩石试样的两端，测量岩石试样的轴向声波传播速度，之后将岩石试样均分为上部、中部、下部三个部分并分别测量这三个部分的径向声波传播速度，在测量径向声波传播速度时，保证金属探头与岩石试样裂隙相垂直。利用岩石介质处与裂隙处声波传播速度存在差异性，结合岩石径向与轴向声波传播时间存在差异，可有效判断裂隙岩石中裂隙程度，进而定量检测裂隙岩石充填试验效果。
下面记录几个试验中的声波测量数据：
试验1：作为优选，取红砂岩，制成50×100mm的圆柱试样，测量其交流阻抗谱，如图3所示。测量其声波传播时间，见表1。
试验2：作为优选，取红砂岩，制成50×100mm的圆柱试样，测量其交流阻抗谱，如图4所示。测量其声波传播时间，见表1。
试验3：作为优选，取红砂岩，制成50×100mm的圆柱试样，测量其交流阻抗谱，如图5所示。测量其声波传播时间，见表1。
试验4：作为优选，取红砂岩，制成50×100mm的圆柱试样，测量其交流阻抗谱，如图6所示。测量其声波传播时间，见表1。
表1
通过对本方法分析，不难得出，本方法具有如下优点：
在已有的电化学工作站的应用中，多运用电解溶液作为导电装置，但其存在电荷易在导线接头附近电解质溶液中扩散的缺点，造成数据误差。本发明通过运用金属薄板以及导电膏作为导电介质，改进了这一缺陷。同时，在试样端部与金属导电板贴合处涂抹导电膏，使岩石试样的端部与金属薄板紧密的贴合在一起，避免二者之间的空隙影响导电性，提高了检测的准确性。
在金属探头表面涂抹凡士林能够有效起到润滑作用，减小摩擦，提高检测数据准确度。对于裂隙岩体，纵横波在岩石介质中与裂隙处的空气中的传播速度存在差异，利用此差异可判断裂隙岩石中的孔隙度，进而定量检测裂隙岩石充填试验效果。对于裂隙岩体，其岩石径向与轴向声波传播时间存在差异，利用此差异可有效判断裂隙岩石中裂隙程度，进而定量检测裂隙岩石充填试验效果。
对岩石进行径向声波参数的检测时，将岩石均分为上部、中部、下部三个部分分别测量，并保证检测时金属探头与裂隙相垂直，从而充分了解了岩石的充填效果，保证了检测结果的可靠性和准确性。
综上所述，为适应实验室试验环境，利于操作，并提高检测结果可靠度，本发明通过改进电化学工作站对裂隙岩石充填试验效果进行检测，结合岩石声波参数检测仪，以两种方法相互对照验证，通过定量分析，获得一种优化的检测裂隙岩石充填试验效果的综合性新型检测方法。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种检测裂隙岩石充填试验效果的方法，其特征在于，包括如下步骤：
裂隙岩石试样电解参数的测量
1)将两块导电板分别贴合在岩石试样的两端，两块导电板垂直于岩石试样并相互平行，通过导线将电化学工作站与导电板电连接；
2)利用电化学工作站首先检测静置点位，随后调零采用频率范围为10^6Hz到0.1Hz的5mv扰动电压检测岩石试样并进行岩石试样电解参数的收集；
裂缝岩石试样声波参数的测量
3)将岩石声波参数检测仪的两个金属探头相互平行且对齐的置于岩石试样的待测部位；
4)首先测量空气中声波参数，接着将两个金属探头分别置于岩石试样的两端，测量岩石试样的轴向声波传播速度，之后将岩石试样均分为上部、中部、下部三个部分并分别测量这三个部分的径向声波传播速度。
2.根据权利要求1所述的检测裂隙岩石充填试验效果的方法，其特征在于：步骤1)中，在导电板与岩石试样的贴合处涂抹导电膏。
3.根据权利要求1所述的检测裂隙岩石充填试验效果的方法，其特征在于：在每一次测量声波参数前，使用凡士林均匀且薄的涂抹于金属探头表面。
4.根据权利要求1所述的检测裂隙岩石充填试验效果的方法，其特征在于：导电板选用金属板。
5.根据权利要求1所述的检测裂隙岩石充填试验效果的方法，其特征在于：在测量径向声波传播速度时，保证金属探头与岩石试样裂隙相垂直。
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