CN111678938B - 一种多场耦合岩土核磁共振在线监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多场耦合岩土核磁共振在线监测系统,包括核磁共振测量系统、高温围压加载系统、低温围压加载系统、轴压加载系统、驱潜压加载系统、低温常压加载系统、综合控制模块、岩心夹持器以及核磁共振数字岩心分析系统;岩心夹持器放置于核磁共振测量系统的磁体腔内;高温围压加载系统、低温围压加载系统、轴压加载系统、驱潜压加载系统、低温常压加载系统均与综合控制模块连接,核磁共振测量系统、综合控制模块均与核磁共振数字岩心分析系统连接。该系统可提供高温高压、低温高压、低温常压及常温常压四种工况下的应力、渗透压、温度耦合条件下的岩土材料细观孔隙结构演化过程检测,同时可对不同工况下的细观损伤演化过程进行成像分析。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程测量技术领域,尤其涉及一种多场耦合岩土核磁共振在线监测系统。
背景技术
岩土工程的稳定性分析是一个非常复杂的非线性问题,其影响因素很多,包括地应力、化学环境、地下水和温度等。这些因素之间相互作用、彼此影响,形成了工程地质环境中的温度场-应力场-渗流场等多场耦合效应。近些年来引起高度关注的高海拔寒区岩土工程、深部开采、南方离子型稀土矿绿色浸出就是典型的多场耦合岩土力学问题,也是目前国际岩石力学领域最前沿的研究课题之一。
随着浅部资源耗竭,将有大批矿山进入深部开采,深部开采已成为我国乃至世界矿业界特别关注的焦点。近些年来,深部岩石力学理论研究已经取得了许多成果,但是与深部开采有关的技术和方法研究仍处于初级阶段。深部岩体细观环境力学与多场耦合理论对深部岩体环境中的物理、化学、热学、力学相结合建立全新的THMC理论,将会更加精确的揭示深部岩体内在的物理力学过程和细观损伤演化机制。
随着我国经济发展和现代化建设的不断推进,寒区工程建设项目也越来越多。随着寒区矿产资源开采和大型岩土工程项目的不断推进,高海拔寒区大型排土场、尾矿坝和高陡边坡工程的稳定性是不可回避的重大问题,而寒区岩土力学就是破解这些关键问题的基础。因此,掌握多场耦合作用下岩土力学变形规律对解决寒区岩土工程稳定性具有重要的意义。
离子型稀土矿开采工艺多为原地浸矿开采,该种工艺易诱发山体滑坡等事故。传统离子型稀土开采研究过程中,忽略了由于离子间强烈的化学交换而引发的“次生孔隙结构”的产生,因此,必须通过对浸矿过程稀土矿孔隙结构的动态演化规律的研究,建立基于孔隙率变化的离子型稀土矿渗流与运移模型,为提高浸矿效率和变革浸矿工艺提供理论基础。因此,掌握多场耦合作用下稀土矿浸矿过程中的孔隙演化规律和渗流机理,对南方离子型稀土矿绿色、安全开采具有重要的意义。
目前普遍采用的分离式(或离线式)多场耦合岩石力学测试方法,得到的结果只能反映样品在特定环境变化或加载后的损伤状态,无法再现岩土体在多场耦合条件下加载的力学特征及微细观结构时空演化特征。然而,岩土体的实时损伤积累过程对于岩土工程灾变机制具有重要意义,并且是岩土工程灾害孕育及灾变预警的重要指标。常规分离式测试系统无法实时反映岩土体微细观损伤过程,并且单一环境下的测量与岩土体所处的真实工程环境不符,进而导致测量可能产生较大误差。
发明内容
本发明提供了一种多场耦合岩土核磁共振在线监测系统,以解决目前普遍采用的分离式(或离线式)多场耦合岩石力学测试方法所得到的结果只能反映样品在特定环境变化或加载后的损伤状态,无法再现岩土体在多场耦合条件下加载的力学特征及微细观结构时空演化特征。
一种多场耦合岩土核磁共振在线监测系统,包括核磁共振测量系统、高温围压加载系统、低温围压加载系统、轴压加载系统、驱潜压加载系统、低温常压加载系统、综合控制模块、岩心夹持器以及核磁共振数字岩心分析系统;
所述岩心夹持器放置于所述核磁共振测量系统的磁体腔内;所述高温围压加载系统、低温围压加载系统、轴压加载系统、驱潜压加载系统、低温常压加载系统均与所述综合控制模块连接,所述核磁共振测量系统、综合控制模块均与所述核磁共振数字岩心分析系统连接;
所述岩心夹持器的围压液入口用于与所述高温围压加载系统或低温围压加载系统连接,所述岩心夹持器的轴液入口用于与所述轴压加载系统连接,所述岩心夹持器的驱潜液入口用于与所述驱潜压加载系统连接,所述低温常压加载系统设置于所述岩心夹持器上。
上述提供的多场耦合岩土核磁共振在线监测系统中,将高温围压加载系统、轴压加载系统、驱潜压加载系统结合可构建高温高压加载系统,可实现高温高压工况下的监测;将低温围压加载系统、轴压加载系统、驱潜压加载系统结合可构建低温高压加载系统,可实现低温高压工况下的监测;将低温常压加载系统、低温围压加载系统结合可构建低温常压加载系统,可实现低温常压工况下的监测;另外还可直接进行常温常压下的监测。故而可提供四种工况下的应力、渗透压、温度耦合条件下的岩土材料细观孔隙结构演化过程检测,同时可对不同工况下的细观损伤演化过程进行成像分析。
进一步地,所述高温围压加载系统包括第一围压泵及与其连接的第一围压液控温及循环单元,所述第一围压泵及第一围压液控温及循环单元还均与所述综合控制模块连接。
进一步地,所述低温围压加载系统包括第二围压泵及与其连接的第二围压液控温及循环单元,所述第二围压泵及第二围压液控温及循环单元还均与所述综合控制模块连接。
进一步地,所述轴压加载系统包括轴压泵及与其连接的轴压液循环单元,所述轴压泵还与所述综合控制模块连接。
进一步地,所述驱潜压加载系统包括驱潜压泵及与其连接的驱潜液循环单元,所述驱潜压泵还与所述综合控制模块连接。
进一步地,所述低温常压加载系统包括上端控温单元、底端控温单元、试件底端补水系统、激光位移传感器、阵列式光纤温度传感器,所述上端控温单元、底端控温单元分设于所述岩心夹持器内试件腔的上端和底端,所述阵列式光纤温度传感器沿所述岩心夹持器内试件腔长度方向排列设置,所述激光位移传感器设置于所述岩心夹持器的上端,所述试件底端补水系统与所述岩心夹持器内试件腔底端连通。
采用试件两端独立控温设计,实现模拟试件两端温度梯度;通过结合低温围压加载系统对试件四周的环境控温,实现稳定的温度梯度;在试件温度梯度方向上设计阵列式光纤温度传感器,实现试件中的温度梯度数值的获取;通过在试件上端(自由端)设计激光位移传感器,可以获取低温条件下试件冻胀形成的体积变化。此外,通过对多路控温系统与夹持器、不同类型传感器进行的兼容设计,实现各功能模块协调、稳定工作。
进一步地,所述岩心夹持器包括筒体、设置于所述筒体两端的堵头、设置于所述筒体的腔体内的两个轴压加载块、套设于所述筒体外的隔热保温套管;所述筒体与两个轴压加载块之间的空间构成试件腔;所述筒体内位于所述试件腔径向外围设置有围压腔,所述围压腔与所述试件腔之间还设置有围压加载片,所述筒体两端分别设置有贯穿所述堵头并与所述围压腔连通的围压液入口和围压液出口;还包括分别依次贯穿所述堵头、轴压加载块与所述试件腔两端连通的驱潜液入口和驱潜液出口;所述筒体一端与对应端的所述堵头、轴压加载块之间的空间构成轴压腔,还包括均连通所述轴压腔并贯穿对应堵头的轴压液入口和轴压液出口;所述堵头与所述筒体连接处设置有O型密封圈;所述隔热保温套管外还用于设置所述核磁共振测量系统的射频线圈。
有益效果
本发明提出了一种多场耦合岩土核磁共振在线监测系统,将高温围压加载系统、轴压加载系统、驱潜压加载系统结合可构建高温高压加载系统,可实现高温高压工况下的监测;将低温围压加载系统、轴压加载系统、驱潜压加载系统结合可构建低温高压加载系统,可实现低温高压工况下的监测;将低温常压加载系统、低温围压加载系统结合可构建低温常压加载系统,可实现低温常压工况下的监测;另外还可直接进行常温常压下的监测。故而可提供四种工况下的应力、渗透压、温度耦合条件下的岩土材料细观孔隙结构演化过程检测,同时可对不同工况下的细观损伤演化过程进行成像分析。多场耦合实时在线测试集多功能与一体,样品单次安放即可测得所有目标数据,一劳永逸。岩土体在进行力学加载后的产生的塑性变形或损伤是无法恢复的,这是岩土力学测试的共性认知。如果采用独立的测试系统,对于加载破坏后的样品不存在核磁测试的必要性,而对于内部损伤样品,独立测试不能反映每个加载时刻的数据,仅能测试最终结果,无法满足研究需求。
附图说明
图1是本发明实施例提供的多场耦合岩土核磁共振在线监测系统功能示意图;
图2是本发明实施例提供的岩心夹持器结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明进行详细说明。
本实施例提供了一种多场耦合岩土核磁共振在线监测系统,包括核磁共振测量系统、高温围压加载系统、低温围压加载系统、轴压加载系统、驱潜压加载系统、低温常压加载系统、综合控制模块、岩心夹持器以及核磁共振数字岩心分析系统;
所述岩心夹持器放置于所述核磁共振测量系统的磁体腔内;所述高温围压加载系统、低温围压加载系统、轴压加载系统、驱潜压加载系统、低温常压加载系统均与所述综合控制模块连接,所述核磁共振测量系统、综合控制模块均与所述核磁共振数字岩心分析系统连接;
所述岩心夹持器的围压液入口用于与所述高温围压加载系统或低温围压加载系统连接,所述岩心夹持器的轴液入口用于与所述轴压加载系统连接,所述岩心夹持器的驱潜液入口用于与所述驱潜压加载系统连接,所述低温常压加载系统设置于所述岩心夹持器上。
上述提供的多场耦合岩土核磁共振在线监测系统中,将高温围压加载系统、轴压加载系统、驱潜压加载系统结合可构建高温高压加载系统,可实现高温高压工况下的监测;将低温围压加载系统、轴压加载系统、驱潜压加载系统结合可构建低温高压加载系统,可实现低温高压工况下的监测;将低温常压加载系统、低温围压加载系统结合可构建低温常压加载系统,可实现低温常压工况下的监测;另外还可直接进行常温常压下的监测。故而可提供四种工况下的应力、渗透压、温度耦合条件下的岩土材料细观孔隙结构演化过程检测,同时可对不同工况下的细观损伤演化过程进行成像分析,该多场耦合岩土核磁共振在线监测系统功能如图1所示。
详细的,所述高温围压加载系统包括第一围压泵及与其连接的第一围压液控温及循环单元,所述第一围压泵及第一围压液控温及循环单元还均与所述综合控制模块连接。
所述低温围压加载系统包括第二围压泵及与其连接的第二围压液控温及循环单元,所述第二围压泵及第二围压液控温及循环单元还均与所述综合控制模块连接。
所述轴压加载系统包括轴压泵及与其连接的轴压液循环单元,所述轴压泵还与所述综合控制模块连接。
所述驱潜压加载系统包括驱潜压泵及与其连接的驱潜液循环单元,所述驱潜压泵还与所述综合控制模块连接。
所述低温常压加载系统包括上端控温单元、底端控温单元、试件底端补水系统、激光位移传感器、阵列式光纤温度传感器,所述上端控温单元、底端控温单元分设于所述岩心夹持器内试件腔的上端和底端,所述阵列式光纤温度传感器沿所述岩心夹持器内试件腔长度方向排列设置,所述激光位移传感器设置于所述岩心夹持器的上端,所述试件底端补水系统与所述岩心夹持器内试件腔底端连通。
采用试件两端独立控温设计,实现模拟试件两端温度梯度;通过结合低温围压加载系统对试件四周的环境控温,实现稳定的温度梯度;在试件温度梯度方向上设计阵列式光纤温度传感器,实现试件中的温度梯度数值的获取;通过在试件上端(自由端)设计激光位移传感器,可以获取低温条件下试件冻胀形成的体积变化。此外,通过对多路控温系统与夹持器、不同类型传感器进行的兼容设计,实现各功能模块协调、稳定工作。
如图2所示,本实施例中,所述岩心夹持器包括筒体1、设置于所述筒体1两端的堵头2、设置于所述筒体1的腔体内的两个轴压加载块3、套设于所述筒体1外的隔热保温套管12;所述筒体1与两个轴压加载块3之间的空间构成试件腔4;所述筒体1内位于所述试件腔4径向外围设置有围压腔5,所述围压腔5与所述试件腔4之间还设置有围压加载片,所述筒体1两端分别设置有贯穿所述堵头2并与所述围压腔5连通的围压液入口6和围压液出口7;还包括分别依次贯穿所述堵头2、轴压加载块3与所述试件腔4两端连通的驱潜液入口8和驱潜液出口9;所述筒体1一端与对应端的所述堵头2、轴压加载块3之间的空间构成轴压腔,还包括均连通所述轴压腔并贯穿对应堵头2的轴压液入口10和轴压液出口11;所述堵头2与所述筒体1连接处设置有O型密封圈13;所述隔热保温套管12外还用于设置所述核磁共振测量系统的射频线圈。该岩心夹持器的轴压可独立控制,实施时,筒体1选用氧化锆制成,轴压加载块3由钛合金制成,用非金属材料来制作筒体1,轴压由筒体1两侧的钛合金轴压加载块3承压,可实现样品两端最高达100MPa的轴压(压力高、重量轻);同时,设计采用射频线圈外置结构,避免射频线圈受高温/低温、样品变形的影响,延长其使用寿命。围压液进入围压腔5驱使围压加载片给样品施加围压,同时围压液也可以过热传导控制温度载荷。
实施时,所述核磁共振测量系统包括工控机(含谱仪系统)、射频单元、梯度单元(含恒定梯度选层系统)、磁体单元、及供电单元(含恒温系统),工控机用于接收操作者的指令,并通过序列发生软件产生各种控制信号传递给谱仪系统的各个部件协调工作,同时还要完成数据处理、存储和图像重建以及显示任务;射频单元主要用于射频脉冲序列的发射和采样信号的接收;梯度单元的功能是产生梯度磁场,恒定梯度选层是适应中短弛豫多孔介质核磁共振测量的专用系统;磁体单元主要用于提供均匀、稳定的主磁场;供电单元负责给各模块供电,恒温系统用于进行磁体的恒温控制。该系统主要是对试件进行核磁共振测量,获取试件在设定温度、压力等条件下的核磁共振信号,进而分析不同实验条件下试件的孔隙结构变化规律。工控机用于接收操作者的指令,并通过序列发生软件产生各种控制信号传递给谱仪系统的各个部件协调工作,同时还要完成数据处理、存储和图像重建以及显示任务;射频单元主要用于射频脉冲序列的发射和采样信号的接收;梯度单元的功能是产生梯度磁场,恒定梯度选层是适应中短弛豫多孔介质核磁共振测量的专用系统;磁体单元主要用于提供均匀、稳定的主磁场;供电单元负责给各模块供电,恒温系统用于进行磁体的恒温控制。此外,根据核磁共振成像功能,可结合相关算法实现数字岩心三维重构。
实施时,将高温围压加载系统、轴压加载系统、驱潜压加载系统结合可构建高温高压加载系统,可实现高温高压工况下的监测。通过对待测试件的高温(室温~100℃)和压力控制,让试件达到预定的温度、轴压、围压及驱替压力值。通过构建一套可实现高温、高荷载(围压≤25MPa,轴压≤100MPa)、渗透压同时加载的高温-压力-渗流三场耦合实时加载的高温高压加载系统,结合核磁共振在线测量,可获取高温高压耦合条件下试件的成像以及流体分布测试,也可实现高温高压耦合作用下的岩样孔隙度、渗透率和饱和度测量分析。
将低温围压加载系统、轴压加载系统、驱潜压加载系统结合可构建低温高压加载系统,可实现低温高压工况下的监测。通过对待测试件的低温(-30℃~室温)和压力控制,让试件达到设定的实验温度、轴压、围压及驱替压力值。通过构建一套可实现低温、高荷载(围压≤25MPa,轴压≤100MPa)、渗透压同时加载的低温-应力-渗流三场耦合实时加载的低温围压加载系统,结合核磁共振在线测量,能合理反映试件在低温冻结、冻融循环、高应力等多场耦合条件下的孔隙结构、未冻水含量等变化规律。
将低温常压加载系统、低温围压加载系统结合可构建低温常压加载系统,可实现低温常压工况下的监测。通过对待测试件进行低温及温度梯度控制,保证试件达到设定的低温环境及温度梯度。通过构建一套可实现低温(-30℃~30℃)、样品两端独立控温并维持温度梯度(最大温度梯度60℃)的低温梯度-渗流耦合实时加载的低温常压加载系统,结合核磁共振在线测量,能合理反映出冻融循环、温度梯度作用对岩石(土)的细观结构损伤、未冻水含量、水分运移等影响规律。
另外,该多场耦合岩土核磁共振在线监测系统还可直接进行常温常压下的监测。
该多场耦合岩土核磁共振在线监测系统能够提供高温高压、低温高压、低温常压、常温常压四种工况下的应力、渗透压、温度耦合条件下的岩土材料细观孔隙结构演化过程检测,另外可以改变驱替液成分,实现化学场渗流测试,同时可对不同工况下的细观损伤演化过程进行成像分析。细观尺度研究手段能有效揭示岩体内部微裂纹孕育,扩展演化机制,为岩石力学行为本质研究建立理论基础。该多场耦合岩土核磁共振在线监测系统,可以解决目前普遍采用的分离式(或离线式)多场耦合岩石力学测试方法所带来的操作繁琐、耗时、弹性形变卸载后无法检测等诸多弊端,能实现温度-压力-渗流多场耦合作用下试件的在线核磁共振测试。
通过该系统实现对测试试件进行核磁共振信号采集,获取试件在设定温度、压力、渗流耦合条件下的核磁共振信号,进而分析不同实验条件下试件的孔隙结构变化规律、渗流特征等,实现对多孔介质核磁共振测试的高保真、高信噪比信号采集及分析。
针对高海拔寒区工况的岩土工程材料研究,制备样品后,主要采用低温模块,同时辅以不同应力、渗透压、化学环境等条件开展寒区岩土材料在温-压-化学场耦合条件下的岩土材料细观结构损伤演化过程检测;针对深部开采“三高一扰动”的复杂工况,主要以高温模块为主,辅以不同高应力、高渗透压开展能够模拟深部开采实际工况的矿岩材料结构细观损伤演化过程检测,对于部分特殊矿体周围水环境内含有特殊化学成分,对深部工程稳定性可能产生负面影响,可耦合化学模块进行分析;针对南方离子型稀土材料测试,以渗透性分析模块为主,辅以温度、化学、应力等模块开展离子型稀土材料在渗流作用下的细观结果演化特征。利用核磁共振系统成像功能,结合多场耦合模块,得到不同环境下的岩石材料内部孔隙结构图像,结合多层成像及算法构建数字岩心。
本实施例中,构建的高温高压加载系统的主要技术指标如下:
(1)温度范围:室温~100℃;
(2)控温精度:±0.5℃;
(3)围压范围:0~30MPa,精度±0.5%FS;
(4)轴压范围:0~100MPa,精度±0.5%FS;
(5)驱替压范围:0~30MPa,精度±0.5%FS;
(6)温度、压力、流量等实验参数软件控制及自动采集与记录。
构建的低温高压加载系统的主要技术指标如下:
(1)温度范围:-30℃~室温;
(2)控温精度:±0.5℃;
(3)围压范围:0~30MPa,精度±0.5%FS;
(4)轴压范围:0~100MPa,精度±0.5%FS;
(5)驱替压范围:0~30MPa,精度±0.5%FS;
(6)温度、压力、流量等实验参数软件控制及自动采集与记录。
构建的低温常压加载系统的主要技术指标如下:
(1)上端温度范围:-30℃~室温,精度±0.5℃;
(2)底端温度范围:-30℃~室温,精度±0.5℃;
(3)样品环境温度范围:-30℃~室温,精度±0.5℃;
(4)激光位移传感器精度:0.1mm;
(5)光纤温度传感器精度:0.5℃;
(6)光纤温度传感器数量:5个;
(7)温度、压力、流量等实验参数软件控制及自动采集与记录。
其中,岩心夹持器的主要技术指标如下:
(1)样品尺寸:直径50mm,长度100mm圆柱体
(2)耐压筒体材料:氧化锆;
(3)围压工作范围:0~30MPa;
(4)轴压工作范围:0~100MPa;
(5)驱替压力工作范围:0~30MPa。
其中,核磁共振测量系统的主要技术指标如下:
(1)磁体材料:钕铁硼;
(2)磁场强度:0.3T;
(3)磁体工作温度:32℃±0.1℃;
(4)成像梯度:X、Y、Z三个方向的梯度场峰值5Gs/cm;
(5)最大有效检测区域:直径150mm球体;
(6)最大采样带宽:2000KHz;
(7)具备任意角度三维扫描成像功能:层厚、层间距、FOV均可调节;
(8)采集模式:T1谱、T2谱、T1-T2相关谱、分层T2谱、核磁共振成像等;
(9)多孔介质专用选层模块:样品直径50mm、长度100mm,最短回波间隔0.2ms,CPMG连续采样最长时间2s,最小选层厚度8mm。
其中,核磁共振数字岩心分析系统的主要技术指标如下:
(1)支持数据类型:T2、T1、T1-T2、MRI、分层T2;
(2)输出数据类型:整体孔径分布曲线,分层孔径分布图,应力裂缝统计图、孔缝网络三维重构图等。
考虑到温度、压力和渗流条件的加载,同时为方便装卸样品及安全操作,核磁共振测量系统的磁体开口选用竖直C型结构,磁体开口为250mm,保证足够的操作空间;岩心夹持器载床平台上设置移动平台,通过工控机控制来实现自动定位,精准控制,操作简单。为保证核磁共振测量不受影响,与磁体接近的所有结构件均选用铝合金、铜、不锈钢、钛合金等无磁金属以及聚四氟乙烯、玻璃钢、尼龙等非金属作为原料。
多场耦合岩土核磁共振在线监测系统具备以下主要功能
(1)具备模拟高温/低温及压力(轴压、围压)耦合条件下,试件孔隙结构损伤变化后的核磁共振在线测量(T2、MRI、分层T2测试等),并可建立试件孔隙结构损伤程度与温度、压力的对应关系。
(2)具备模拟压力条件下或不施加压力条件下,岩石(土)冻融循环过程中的孔隙结构变化、水分迁移、未冻水含量的核磁共振在线测量(T2、MRI、分层T2测试等);
(3)实现不施加压力条件下、试件轴向上施加温度梯度后的核磁共振在线测量(T2、MRI、分层T2测试等),具备观测试件未冻水含量分布与温度梯度、时间对应关系的功能。
(4)具备变温条件下岩石三轴压缩损伤的核磁共振在线测量,能实现高温高压条件下试件内部渗流的核磁共振在线测量。
(5)利用核磁共振在线测试的丰富数据,依托多维核磁共振数字岩心分析系统,揭示多场耦合条件下岩土细观孔隙结构与宏观力学特性的关联性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种多场耦合岩土核磁共振在线监测系统,其特征在于,包括核磁共振测量系统、高温围压加载系统、低温围压加载系统、轴压加载系统、驱替压加载系统、低温常压加载系统、综合控制模块、岩心夹持器以及核磁共振数字岩心分析系统;
所述岩心夹持器放置于所述核磁共振测量系统的磁体腔内;所述高温围压加载系统、低温围压加载系统、轴压加载系统、驱替压加载系统、低温常压加载系统均与所述综合控制模块连接,所述核磁共振测量系统、综合控制模块均与所述核磁共振数字岩心分析系统连接;
所述岩心夹持器的围压液入口用于与所述高温围压加载系统或低温围压加载系统连接,所述岩心夹持器的轴液入口用于与所述轴压加载系统连接,所述岩心夹持器的驱替液入口用于与所述驱替压加载系统连接,所述低温常压加载系统设置于所述岩心夹持器上;
其中,所述低温常压加载系统包括上端控温单元、底端控温单元、试件底端补水系统、激光位移传感器、阵列式光纤温度传感器,所述上端控温单元、底端控温单元分设于所述岩心夹持器内试件腔的上端和底端,所述阵列式光纤温度传感器沿所述岩心夹持器内试件腔长度方向排列设置,所述激光位移传感器设置于所述岩心夹持器的上端,所述试件底端补水系统与所述岩心夹持器内试件腔底端连通;
所述高温围压加载系统、轴压加载系统、驱替压加载系统结合构成高温高压加载系统,所述低温围压加载系统、轴压加载系统、驱替压加载系统结合构成低温高压加载系统,所述低温常压加载系统、低温围压加载系统结合构成低温常压工况加载系统;
在所述低温常压加载系统、低温围压加载系统结合构成低温常压工况加载系统中,所述上端控温单元、底端控温单元独立控温,实现模拟试件两端温度梯度;结合所述低温围压加载系统对试件四周的环境控温,实现稳定的温度梯度;所述阵列式光纤温度传感器获取试件中的温度梯度数值。
2.根据权利要求1所述的多场耦合岩土核磁共振在线监测系统,其特征在于,所述高温围压加载系统包括第一围压泵及与其连接的第一围压液控温及循环单元,所述第一围压泵及第一围压液控温及循环单元还均与所述综合控制模块连接。
3.根据权利要求1所述的多场耦合岩土核磁共振在线监测系统,其特征在于,所述低温围压加载系统包括第二围压泵及与其连接的第二围压液控温及循环单元,所述第二围压泵及第二围压液控温及循环单元还均与所述综合控制模块连接。
4.根据权利要求1所述的多场耦合岩土核磁共振在线监测系统,其特征在于,所述轴压加载系统包括轴压泵及与其连接的轴压液循环单元,所述轴压泵还与所述综合控制模块连接。
5.根据权利要求1所述的多场耦合岩土核磁共振在线监测系统,其特征在于,所述驱替压加载系统包括驱替压泵及与其连接的驱替液循环单元,所述驱替压泵还与所述综合控制模块连接。
6.根据权利要求1所述的多场耦合岩土核磁共振在线监测系统,其特征在于,所述岩心夹持器包括筒体、设置于所述筒体两端的堵头、设置于所述筒体的腔体内的两个轴压加载块、套设于所述筒体外的隔热保温套管;所述筒体与两个轴压加载块之间的空间构成试件腔;所述筒体内位于所述试件腔径向外围设置有围压腔,所述围压腔与所述试件腔之间还设置有围压加载片,所述筒体两端分别设置有贯穿所述堵头并与所述围压腔连通的围压液入口和围压液出口;还包括分别依次贯穿所述堵头、轴压加载块与所述试件腔两端连通的驱替液入口和驱替液出口;所述筒体一端与对应端的所述堵头、轴压加载块之间的空间构成轴压腔,还包括均连通所述轴压腔并贯穿对应堵头的轴压液入口和轴压液出口;所述堵头与所述筒体连接处设置有O型密封圈;所述隔热保温套管外还用于设置所述核磁共振测量系统的射频线圈。
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