CN109682947B - 一种研究泥岩裂隙渗流通道自我封堵特性的方法 - Google Patents

一种研究泥岩裂隙渗流通道自我封堵特性的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109682947B
CN109682947B CN201910008788.3A CN201910008788A CN109682947B CN 109682947 B CN109682947 B CN 109682947B CN 201910008788 A CN201910008788 A CN 201910008788A CN 109682947 B CN109682947 B CN 109682947B
Authority
CN
China
Prior art keywords
mudstone
plugging
point
fracture
scanning
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910008788.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109682947A (zh
Inventor
刘杰
孙涛
吴傲
叶志强
黎照
高素芳
李骁霖
张罗送
李洪亚
陈诚
贺梦玲
田港
周预非
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Three Gorges University CTGU
Original Assignee
China Three Gorges University CTGU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Three Gorges University CTGU filed Critical China Three Gorges University CTGU
Priority to CN201910008788.3A priority Critical patent/CN109682947B/zh
Publication of CN109682947A publication Critical patent/CN109682947A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109682947B publication Critical patent/CN109682947B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/24—Earth materials
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C5/00—Measuring height; Measuring distances transverse to line of sight; Levelling between separated points; Surveyors' levels
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C7/00—Tracing profiles

Abstract

一种研究泥岩裂隙渗流通道自我封堵特性的方法，该方法包括以下步骤：步骤1：泥岩分割：取样品泥岩，将其分割为上半块泥岩及下半块泥岩待用；步骤2：断裂面第一次检测；步骤3：断裂面第二次检测；步骤4：断裂面第三次检测；步骤5：数据整理，即完成泥岩裂隙渗流通道自我封堵特性的研究。本发明提供的一种研究泥岩裂隙渗流通道自我封堵特性的方法，操作简便，易于观察，为研究泥岩裂隙渗流通道自我封堵特性提供了一个可行性思路。

Description

一种研究泥岩裂隙渗流通道自我封堵特性的方法
技术领域
本发明涉及渗流研究领域，尤其是一种研究泥岩裂隙渗流通道自我封堵特性的方法。
背景技术
在深部高应力和水化学作用下，已损伤泥岩中的裂隙会自我封堵从而恢复其物理力学性能，泥岩的这一特性对以泥岩为母岩的高放废物处置库的围岩稳定性及其中放射性核素的迁移和隔离影响重大。核废料的合理处置关系到核能的可持续发展和人类的生存安全。在众多地质体中，泥岩以其低渗透性而深受关注，成为核废料地质处置的主要候选母岩。因此，研究泥岩材料的裂隙渗流通道自我封堵特性行为，对于泥岩核废料深地质处置库的评估、设计、建设和长期运行具有重要意义。目前，还没有研究泥岩裂隙渗流通道自我封堵特性的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种研究泥岩裂隙渗流通道自我封堵特性的方法，操作简便，易于观察，为研究泥岩裂隙渗流通道自我封堵特性提供了一个可行性思路。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种研究泥岩裂隙渗流通道自我封堵特性的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤1：泥岩分割：取样品泥岩，将其分割为上半块泥岩及下半块泥岩待用；
步骤2：断裂面第一次检测：将切割后的下半块泥岩上的断裂面用三维激光扫描仪确定扫描中心点以及扫描区域，在断裂面上标出“十”字为后续三维表面形貌扫描试验的“三维扫描中心点”，“三维扫描中心点”为试样中心点投影到断裂面上的点，扫描的区域为以确定的“三维扫描中心点”为中心的矩形，每次扫描断裂面扫描区域扫描方向一致；
通过表面三维形貌系统Nanovea 3D软件进行三维扫描得到断裂面表面伪色视图和表面3D视图，由上述两个视图得到扫描面整体的粗糙度和高低起伏程度；通过表面三维形貌系统Nanovea 3D软件自带的封闭框法可以得到表面分形维数示意图，通过表面分形维数示意图确定高程较高的堵点和高程较低的冲刷点坐标；
用三维扫描裂隙面，通过得到的表面分形维数示意图确定堵点和冲刷点坐标，在冲水试验后再次扫描上次确定的堵点和冲刷点的坐标点，得到冲水试验后对应堵点和冲刷点的高程变化情况；
步骤3：断裂面第二次检测：将切割后的下半块泥岩上的断裂面用透明盖板封盖，透明盖板与下半块泥岩结合处保持密封，在透明盖板与下半块之间的空间内设置入水口和出水口，通水，使水从入水口进入并从出水口流出，水流经下半块泥岩上的断裂面时原本确定坐标的堵点和冲刷点会发生变化，经过24小时后再次用三维扫描仪扫描下半块泥岩的断裂面，精确到步骤一确定的堵点及冲刷点坐标，对比分析其高程变化情况；
步骤4：断裂面第三次检测：将上半块泥岩及下半块泥岩叠放，使上半块泥岩及下半块泥岩之间的断裂面四周保持密封，留出入水口和出水口通水，使水流过断裂面，经过24h后，三维扫描仪扫描下半块泥岩的断裂面，精确到步骤一确定的堵点及冲刷点坐标，对比分析其高程变化情况；
步骤5：在步骤3和4的基础上分析堵点和冲刷点的变化，从步骤一选出的坐标点中找出对泥岩自我封堵行为有明显影响的堵点和冲刷点即在通水过后高程变化明显的点，在上半块泥岩上选出的点的对应位置开设视窗，并在视窗内安装摄像机，开始通水，使水流过断裂面，过程中摄像机记录堵点和冲刷点的变化情况，24h后，三维扫描下半块泥岩的断裂面，对比分析选定堵点和冲刷点高程变化，即完成泥岩裂隙渗流通道自我封堵特性的研究。
视窗内填充有透明树脂，摄像机安装在透明树脂底部，使摄像机与水流隔绝，且能够清晰地记录堵点和冲刷点的变化过程。
所述透明树脂选用K39树脂。
步骤3和步骤4中的密封通过硅胶防水圈实现，密封性能好，能够防止试验过程中漏水。
步骤1的样品泥岩为含有天然裂隙的可分割为上半块泥岩及下半块泥岩的泥岩
或者
通过人为破坏可分割成上半块泥岩及下半块泥岩的泥岩，以便于后续堵点冲刷点的观察以及试验操作。
步骤3中，将切割后的下半块泥岩上的断裂面用透明盖板封盖，透明盖板优选为表面光滑的亚克力板，透光率高达92%以上，便于试验过程的观察和拍照记录。
本发明提供的一种研究泥岩裂隙渗流通道自我封堵特性的方法，操作简便，易于观察，为研究泥岩裂隙渗流通道自我封堵特性提供了一个可行性思路。
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为本发明步骤3的主视图；
图2为本发明步骤3的立体图；
图3为本发明步骤4的主视图；
图4为本发明步骤5的示意图。
具体实施方式
如图1-图4所示，一种研究泥岩裂隙渗流通道自我封堵特性的方法，该方法包括以下步骤：
步骤1：泥岩分割：取样品泥岩，将其分割为上半块泥岩A及下半块泥岩B待用；
步骤2：断裂面第一次检测：将切割后的下半块泥岩B上的断裂面用三维激光扫描仪确定扫描中心点以及扫描区域，在断裂面上用铅笔标出“十”字为后续三维表面形貌扫描试验的“三维扫描中心点”，“三维扫描中心点”为试样中心点投影到断裂面上的点，扫描的区域为以确定的“三维扫描中心点”为中心的10×10cm的矩形，每次扫描断裂面扫描区域扫描方向一致；
通过表面三维形貌系统Nanovea 3D软件进行三维扫描得到断裂面表面伪色视图和表面3D视图，由上述两个视图得到扫描面整体的粗糙度和高低起伏程度；通过表面三维形貌系统Nanovea 3D软件自带的封闭框法可以得到表面分形维数示意图，通过表面分形维数示意图确定高程较高的堵点和高程较低的冲刷点坐标；
用三维扫描裂隙面，通过得到的表面分形维数示意图确定堵点和冲刷点坐标，在冲水试验后再次扫描上次确定的堵点和冲刷点的坐标点，得到冲水试验后对应堵点和冲刷点的高程变化情况；
步骤3：断裂面第二次检测：将切割后的下半块泥岩B上的断裂面用透明盖板1封盖，透明盖板1与下半块泥岩B结合处保持密封，在透明盖板1与下半块B之间的空间内设置入水口3和出水口4，通水，使水从入水口3进入并从出水口4流出，水流经下半块泥岩B上的断裂面时原本确定坐标的堵点和冲刷点会发生变化，经过24小时后再次用三维扫描仪扫描下半块泥岩B的断裂面，精确到步骤一确定的堵点及冲刷点坐标，对比分析其高程变化情况；
步骤4：断裂面第三次检测：将上半块泥岩A及下半块泥岩B叠放，使上半块泥岩A及下半块泥岩B之间的断裂面四周保持密封，留出入水口3和出水口4通水，使水流过断裂面，经过24h后，三维扫描仪扫描下半块泥岩B的断裂面，精确到步骤一确定的堵点及冲刷点坐标，对比分析其高程变化情况；
步骤5：在步骤3和4的基础上分析堵点和冲刷点的变化，从步骤一选出的坐标点中找出对泥岩自我封堵行为有明显影响的堵点和冲刷点即在通水过后高程变化明显的点，在上半块泥岩A上选出的点的对应位置开设视窗5，并在视窗5内安装摄像机，开始通水，使水流过断裂面，过程中摄像机记录堵点和冲刷点的变化情况，24h后，三维扫描下半块泥岩B的断裂面，对比分析选定堵点和冲刷点高程变化，即完成泥岩裂隙渗流通道自我封堵特性的研究。
视窗5内填充有透明树脂，摄像机6安装在透明树脂底部，使摄像机6与水流隔绝。
所述透明树脂选用K39树脂。
步骤2和步骤3中的密封通过硅胶防水圈2实现。
步骤1的样品泥岩为含有天然裂隙的可分割为上半块泥岩A及下半块泥岩B的泥岩
或者
通过人为破坏可分割成上半块泥岩A及下半块泥岩B的泥岩。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种研究泥岩裂隙渗流通道自我封堵特性的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤1：泥岩分割：取样品泥岩，将其分割为上半块泥岩（A）及下半块泥岩（B）待用；
步骤2：断裂面第一次检测：将切割后的下半块泥岩（B）上的断裂面用三维激光扫描仪确定扫描中心点以及扫描区域，在断裂面上标出的“十”字为后续三维表面形貌扫描试验的“三维扫描中心点”，“三维扫描中心点”为试样中心点投影到断裂面上的点，扫描的区域为以确定的“三维扫描中心点”为中心的矩形，每次扫描断裂面扫描区域扫描方向一致；
通过表面三维形貌系统Nanovea 3D软件进行三维扫描得到断裂面表面伪色视图和表面3D视图，由上述两个视图得到扫描面整体的粗糙度和高低起伏程度；通过表面三维形貌系统Nanovea 3D软件自带的封闭框法可以得到表面分形维数示意图，通过表面分形维数示意图确定高程较高的堵点和高程较低的冲刷点坐标；
用三维扫描仪扫描裂隙面，通过得到的表面分形维数示意图确定堵点和冲刷点坐标，在冲水试验后再次扫描上次确定的堵点和冲刷点的坐标点，得到冲水试验后对应堵点和冲刷点的高程变化情况；
步骤3：断裂面第二次检测：用透明盖板（1）封盖切割后的下半块泥岩（B）上的断裂面，透明盖板（1）与下半块泥岩（B）结合处保持密封，在透明盖板（1）与下半块泥岩（B）之间的空间内设置入水口（3）和出水口（4），通水，使水从入水口（3）进入并从出水口（4）流出，水流经下半块泥岩（B）上的断裂面时原本确定坐标的堵点和冲刷点会发生变化，经过24小时后再次用三维扫描仪扫描下半块泥岩（B）的断裂面，精确到步骤2确定的堵点及冲刷点坐标，对比分析其高程变化情况；
步骤4：断裂面第三次检测：将上半块泥岩（A）及下半块泥岩（B）叠放，使上半块泥岩（A）及下半块泥岩（B）之间的断裂面四周保持密封，留出入水口（3）和出水口（4）通水，使水流过断裂面，经过24h后，三维扫描仪扫描下半块泥岩（B）的断裂面，精确到步骤2确定的堵点及冲刷点坐标，对比分析其高程变化情况；
步骤5：在步骤3和4的基础上分析堵点和冲刷点的变化，从步骤2选出的坐标点中找出对泥岩自我封堵行为有明显影响的堵点和冲刷点即在通水过后高程变化明显的点，在上半块泥岩（A）上选出的点的对应位置开设视窗（5），并在视窗（5）内安装摄像机，开始通水，使水流过断裂面，过程中摄像机记录堵点和冲刷点的变化情况，24h后，三维扫描下半块泥岩（B）的断裂面，对比分析选定堵点和冲刷点高程变化，即完成泥岩裂隙渗流通道自我封堵特性的研究。
2.根据权利要求1所述的一种研究泥岩裂隙渗流通道自我封堵特性的方法，其特征在于：视窗（5）内填充有透明树脂，摄像机（6）安装在透明树脂底部，使摄像机（6）与水流隔绝。
3.根据权利要求2所述的一种研究泥岩裂隙渗流通道自我封堵特性的方法，其特征在于：所述透明树脂选用K39树脂。
4.根据权利要求1所述的一种研究泥岩裂隙渗流通道自我封堵特性的方法，其特征在于：步骤2和步骤3中的密封通过硅胶防水圈（2）实现。
5.根据权利要求1所述的一种研究泥岩裂隙渗流通道自我封堵特性的方法，其特征在于：步骤1的样品泥岩为含有天然裂隙的可分割为上半块泥岩（A）及下半块泥岩（B）的泥岩
或者
通过人为破坏可分割成上半块泥岩（A）及下半块泥岩（B）的泥岩。
CN201910008788.3A 2019-01-04 2019-01-04 一种研究泥岩裂隙渗流通道自我封堵特性的方法 Active CN109682947B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910008788.3A CN109682947B (zh) 2019-01-04 2019-01-04 一种研究泥岩裂隙渗流通道自我封堵特性的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910008788.3A CN109682947B (zh) 2019-01-04 2019-01-04 一种研究泥岩裂隙渗流通道自我封堵特性的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109682947A CN109682947A (zh) 2019-04-26
CN109682947B true CN109682947B (zh) 2021-03-30

Family

ID=66192506

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910008788.3A Active CN109682947B (zh) 2019-01-04 2019-01-04 一种研究泥岩裂隙渗流通道自我封堵特性的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109682947B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106908365A (zh) * 2017-01-23 2017-06-30 华北水利水电大学 一种采动断裂岩体裂隙动态闭合渗流模拟试验装置及方法
CN107701160A (zh) * 2017-09-30 2018-02-16 中国石油大学(华东) 模拟水力压裂裂缝和天然裂缝扩展影响的实验装置及方法
CN108709843A (zh) * 2018-05-15 2018-10-26 长沙理工大学 一种测量岩石裂隙多相渗流特性的试验系统及试验方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106908365A (zh) * 2017-01-23 2017-06-30 华北水利水电大学 一种采动断裂岩体裂隙动态闭合渗流模拟试验装置及方法
CN107701160A (zh) * 2017-09-30 2018-02-16 中国石油大学(华东) 模拟水力压裂裂缝和天然裂缝扩展影响的实验装置及方法
CN108709843A (zh) * 2018-05-15 2018-10-26 长沙理工大学 一种测量岩石裂隙多相渗流特性的试验系统及试验方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《冲击荷载作用下岩石动态响应预测研究》;刘杰 等;《岩土工程学报》;20181130;第40卷(第11期);第2022-2030页 *
泥岩渗流-应力耦合蠕变损伤模型研究(Ⅰ):理论模型;贾善坡等;《岩土力学》;20110910(第09期);第2596-2602页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109682947A (zh) 2019-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Antonellini et al. Fluid flow numerical experiments of faulted porous carbonates, Northwest Sicily (Italy)
Valencia et al. New tsunami damage functions developed in the framework of SCHEMA project: application to European-Mediterranean coasts
Bertrand et al. A multiscale analysis of a fracture pattern in granite: A case study of the Tamariu granite, Catalunya, Spain
CN102639812A (zh) 基于流体注射的地下储层分析
CN107014730B (zh) 一种模拟真实地下水侵蚀核废料处置库缓冲材料的方法
CN105823902A (zh) 低流速声纳测量方法、装置及应用
Torabi et al. Variation of thickness, internal structure and petrophysical properties in a deformation band fault zone in siliciclastic rocks
Liu et al. Overpressure evolution recorded in fluid inclusions in the Dongpu depression, Bohai Bay basin, North China
Lollino et al. Multi-scale approach to analyse the evolution of soft rock coastal cliffs and role of controlling factors: a case study in south-eastern Italy
CN109682947B (zh) 一种研究泥岩裂隙渗流通道自我封堵特性的方法
Johansson et al. Downstream seepage detection using temperature measurements and visual inspection—Monitoring experiences from Røsvatn field test dam and large embankment dams in Sweden
Pearce et al. Reservoir-scale CO2-fluid rock interactions: Preliminary results from field investigations in the Paradox Basin, Southeast Utah
Crow et al. Downhole geophysical data collected in 11 boreholes near St-Édouard-de-Lotbinière, Québec
Wu Mechanical Properties of Outcropped Montney Formation
Gogu et al. Intrinsic vulnerability maps of a karstic aquifer as obtained by five different assessment techniques: comparison and comments
Hussain et al. Rock mass characterization along the tunnel axis for Golen Gol hydropower project Chitral, Pakistan
Martinez-Landa et al. Structural geology and geophysics as a support to build a hydrogeologic model of granite rock
Linnros A 3-dimensional tectonic model of the Naxos metamorphic core complex, Greece
Fabriol Saline Aquifer CO2 Storage (SACS) Feasibility study of microseismic monitoring (Task 5.8)
Sattari et al. Experimental Platform
Blain-Coallier Effective Permeability Estimates of Intact Granite Rocks from the Western and Eastern Boundaries of the Canadian Shield
Cinti The 1997-1998 Umbria-Marche post-earthquakes investigation: perspective from a decade of analyses and debates on the surface fractures
Li et al. A Preliminary Simulation of CO 2-EOR and Storage in One Heavy Oil Carbonate Oilfield Offshore Guangdong, China
Ciurleo A methodological approach for the analysis of shallow landslides in non-collapsible soils
Medici et al. Review of discrete fracture network characterization for geothermal energy extraction

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20190426

Assignee: Hongchuang (Yichang) Architectural Design Co.,Ltd.

Assignor: CHINA THREE GORGES University

Contract record no.: X2023980031470

Denomination of invention: A method to study self-plugging characteristics of mudstone fracture seepage channel

Granted publication date: 20210330

License type: Common License

Record date: 20230116

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract
EC01 Cancellation of recordation of patent licensing contract

Assignee: Hongchuang (Yichang) Architectural Design Co.,Ltd.

Assignor: CHINA THREE GORGES University

Contract record no.: X2023980031470

Date of cancellation: 20230721

EC01 Cancellation of recordation of patent licensing contract