三轴应力作用下超低渗岩石渗透率测量方法

摘要

本发明公开了一种三轴应力作用下超低渗岩石渗透率测量方法。它包括如下步骤：选取超低渗岩石，制得试样；用橡胶套将试样上下两端的透水垫板、试样包裹于上游孔隙压垫块与围压室底座之间；给试样施加围压以及轴压至特定值，同时给试样施加渗透压，使得试样饱和；待试样渗透压加压饱和后，给试样施加振幅、频率已知正弦压力波，同时记录下游孔隙压力波情况并将数据实时传输到数据测量及采集系统；改变围压、轴压大小，将波形互相关方法用于渗透率的测量，对不同围压、轴压情况下的试样进行渗透率分析，得出不同围压、轴压条件下的渗透率。克服了现有技术测量精度差、仅仅能提供围压、无法真实模拟深部岩体在三轴应力作用下的受力状态的缺点。

主权项

三轴应力作用下超低渗岩石渗透率测量方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：选取超低渗岩石，并加工成标准的圆柱体实验构件，得到试样(9)；步骤2：用橡胶套(11)将试样(9)上下两端的透水垫板(8)、试样(9)包裹于上游孔隙压垫块(7)与围压室底座(2)之间，并用二个卡箍(10)箍紧橡胶套(11)上下两端；步骤3：通过围压闭环伺服计量泵(14)、轴压闭环伺服计量泵(17)给试样(9)施加围压以及轴压至特定值，同时通过渗透压闭环伺服计量泵(20)给试样(9)施加渗透压，使得试样(9)饱和；步骤4：待试样(9)渗透压加压饱和后，通过渗透压闭环伺服计量泵(20)给试样(9)施加振幅、频率已知正弦压力波，同时通过下游孔隙压传感器(22)记录下游孔隙压力波(Ⅱ)的情况并将数据实时传输到数据测量及采集系统(23)；步骤5：改变围压、轴压大小，将波形互相关方法用于渗透率的测量，对不同围压、轴压情况下的试样(9)进行渗透率分析，得出不同围压、轴压条件下的渗透率；渗透率计算方式如公式①所示：其中,η为渗透压介质粘滞系数,L为试件长度,β为渗透压介质压缩系数,T为孔隙压力震荡周期,S为试件横截面积,V为上游孔隙压容器体积，ψ、γ为公式推导过程中产生的二个无量纲值，ψ以及γ由测量所得的上下游幅值比α、相位延迟θ求得；其中，ψ、γ计算方式如公式②所示：其中,α为上下游幅值比、θ为相位延迟，根据Fischer研究结论，上下游幅值比α、相位延迟θ可以表示为ψ、γ的函数，为使函数形式简单，特将含ψ、γ的函数式表示为A、X_D、Y_D、A、X_D、Y_D是一个过程变量。