CN118090547A - 一种砂岩渗流试验模型内壁面处理的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于砂岩渗流模拟技术领域，公开了一种砂岩渗流试验模型内壁面处理的方法，包括以下步骤：清洗砂岩渗流试验模型内壁面，并晾干；清洗模型试验材料中的颗粒材料，去除杂物，并晾干；在砂岩渗流试验模型内壁面均匀涂刷刚性光敏树脂，再把颗粒材料均匀撒在刚性光敏树脂上，采用平板碾压颗粒材料，使颗粒材料镶嵌于刚性光敏树脂之中；用紫外光照射砂岩渗流试验模型内壁面，将刚性光敏树脂快速固化，使刚性光敏树脂、颗粒材料与内壁面固结为一体，实现砂岩渗流试验模型内壁面的粗糙化。本发明将刚性光敏树脂、颗粒材料与内壁面固结为一体，实现砂岩渗流试验模型内壁面的粗糙化，防止边界优势渗透效果好。
Description
技术领域
本发明属于砂岩渗流模拟技术领域，涉及一种砂岩渗流试验模型内壁面处理的方法。
背景技术
物理模型试验是进行科学研究的主要方法之一，在各研究领域均有应用。在岩土工程领域的岩土体渗流模拟方面应用也较为广泛。岩土体渗流物理模拟所采用的试样分为原状试样、预制试样、填料试样。填料试样为在试验模型中填入由颗粒物质及胶结材料组成的模型材料，比如模拟砂岩试样的模型材料一般为河砂、机器砂、水泥、硅胶等混合物，待模型材料固化后开展相关试验。
由于当前试验模型一般采用钢板、钢管、塑料、亚克力等材料制备，制备的相关试验模型的内壁多为光滑状态，在此模型中安装、放置的岩土模型材料与试验模型边界的接触为：模型材料的粗糙面与试验模型内壁的光滑面接触。此种界面接触方式致使在进行渗流试验时，在边界容易产生优势渗透现象，即边界接触位置的渗透速度往往比模型材料内部渗透速度快，模型渗透由于试验模型的问题而出现不均匀的现象，这会严重影响实验结果的准确性。
实用新型专利201320368539.3公开了一种岩芯渗透率测试与化学注浆试验装置，采用钢桶制作试验装置，通过在钢桶内壁车深丝纹的方法来防止边界优势渗流现象的发生，这种方式通过规整的丝纹，增加了模型材料与边界的接触，会减弱边界优势渗流现象，但无法完全避免优势渗流的发生。发明专利201910947771.4公开了一种砂岩渗流模型用有机玻璃管的制作方法，采用先把砂进行高温加热，然后在有机玻璃管内壁进行烙烫的方法，把砂粘结并镶嵌于有机玻璃管的内壁面上，实现了渗流模型壁面毛化的效果，以起到减小边界差异渗透现象发生的目的。此外，有一些实验中，通过在岩土试样表面涂抹凡士林或黄油的方式减小边界的优势渗透，但凡士林或黄油可能渗入模型材料影响实验结果，且凡士林或黄油抗水压能力低，高承压渗流试验时不可用。还有一些实验中，在试验模型内壁预先粘贴橡胶层，以减小边界优势渗透现象的发生。
发明内容
本发明针对砂岩渗流试验模型容易在边界容易产生优势渗透现象进而影响试验结果的技术问题，提供一种砂岩渗流试验模型内壁面处理的方法，将刚性光敏树脂、颗粒材料与内壁面固结为一体，实现砂岩渗流试验模型内壁面的粗糙化，此方法原理简单，容易实现，操作相对方便，防止边界优势渗透效果好。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种砂岩渗流试验模型内壁面处理的方法，包括以下步骤：
1)清洗砂岩渗流试验模型内壁面，并晾干；
2)清洗模型试验材料中的颗粒材料，去除杂物，并晾干；
3)在砂岩渗流试验模型内壁面均匀涂刷刚性光敏树脂，再把步骤2)的颗粒材料均匀撒在刚性光敏树脂上，采用平板碾压颗粒材料，使颗粒材料镶嵌于刚性光敏树脂之中；
4)用紫外光照射砂岩渗流试验模型内壁面，将刚性光敏树脂快速固化，使刚性光敏树脂、颗粒材料与内壁面固结为一体，实现砂岩渗流试验模型内壁面的粗糙化。
本发明技术方案中步骤3)在不含紫外光线的条件下进行。
本发明技术方案中步骤2)颗粒材料为后续砂岩渗流试验模型制备时所用的颗粒材料，一般为河砂或机制砂。
本发明技术方案中所述刚性光敏树脂的粘度为150～250MPa·s。
本发明技术方案中所述刚性光敏树脂的用量计算公式如下：
其中：V为所用刚性光敏树脂的体积；r为颗粒材料的平均等效半径；A为砂岩渗流试验模型内壁面的面积。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明在砂岩渗流试验模型内壁面均匀涂刷刚性光敏树脂，再将试验用的颗粒材料均匀撒在刚性光敏树脂上，用紫外光照射砂岩渗流试验模型内壁面，使刚性光敏树脂快速固化，使刚性光敏树脂、颗粒材料与内壁面固结为一体，实现砂岩渗流试验模型内壁面的粗糙化，此方法原理简单，容易实现，操作相对方便，防止边界优势渗透效果好。
附图说明
图1为本发明一种砂岩渗流试验模型内壁面处理的方法的流程图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限定本发明的保护范围。若未特别指明，实施例中所用技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。下述实施例中的试验方法，如无特别说明，均为常规方法。
实施例一
如图1所示的流程图，本发明一种砂岩渗流试验模型内壁面处理的方法具体包括以下步骤：
1)清洗砂岩渗流试验模型内壁面，并晾干；
2)清洗模型试验材料中的颗粒材料，去除杂物，并晾干；
3)按照公式(1)计算所用刚性光敏树脂的体积，使刚性光敏树脂的体积可使得颗粒材料的平均镶嵌深度达到颗粒材料平均等效半径；不含紫外光线的条件下，在砂岩渗流试验模型内壁面均匀涂刷刚性光敏树脂，再把步骤2)的颗粒材料均匀撒在刚性光敏树脂上，采用平板碾压颗粒材料，使颗粒材料镶嵌于刚性光敏树脂之中；
4)用紫外光照射砂岩渗流试验模型内壁面，将刚性光敏树脂快速固化，使刚性光敏树脂、颗粒材料与内壁面固结为一体，实现砂岩渗流试验模型内壁面的粗糙化。
应用实例：
砂岩渗流试验模型为圆柱状，高30cm，内半径5cm；模型试验材料为70％wt的河砂、30％wt的水泥，其中河沙的粒径范围为0.5～2.0mm，等效粒径1.0mm；刚性光敏树脂22.451ml，购自深圳创想三维有限公司，粘度200MPa·s。
设置试验条件如下：试验水头高度1.0m，计算水力梯度为3.34，进行边界差异渗透试验，并以光滑内壁的砂岩渗流试验模型为对照，试验结果如表1所示。
表1应用实例试验结果
表1渗透系数计算采用达西定律，渗透系数k＝q/i/(3.14*(d/2)2)，其中：i为水力梯度，q为流量，d为试验模型直径。
从表1可以看出：试验模型不进行内壁面处理试验时边界发生优先出水，产生优势渗透现象；采用本发明方法进行试验模型内壁面处理后，模型断面同步出水，避免了边界优势渗透现象的发生，计算的渗透系数小于内壁面不进行处理的情况，采用本发明对内壁面进行处理后试验结果更准确。
以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，仅仅用以解释本发明，并非限制本发明实施范围，对于本技术领域的技术人员来说，当然可根据本说明书中所公开的技术内容，通过置换或改变的方式轻易做出其它的实施方式，故凡在本发明的原理上所作的变化和改进等，均应包括于本发明申请专利范围内。
Claims (5)
1.一种砂岩渗流试验模型内壁面处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)清洗砂岩渗流试验模型内壁面，并晾干；
2)清洗模型试验材料中的颗粒材料，去除杂物，并晾干；
3)在砂岩渗流试验模型内壁面均匀涂刷刚性光敏树脂，再把步骤2)的颗粒材料均匀撒在刚性光敏树脂上，采用平板碾压颗粒材料，使颗粒材料镶嵌于刚性光敏树脂之中；
4)用紫外光照射砂岩渗流试验模型内壁面，将刚性光敏树脂快速固化，使刚性光敏树脂、颗粒材料与内壁面固结为一体，实现砂岩渗流试验模型内壁面的粗糙化。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)在不含紫外光线的条件下进行。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)颗粒材料为河砂或机制砂。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述刚性光敏树脂的粘度为150～250MPa·s。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述刚性光敏树脂的用量计算公式如下：
其中：V为所用刚性光敏树脂的体积；r为颗粒材料的平均等效半径；A为砂岩渗流试验模型内壁面的面积。
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