[發明專利]用于含水砂樣激發極化效應測量的多功能測試裝置及方法

有效

• 申請號: 201410720421.1
• 申請日: 2014-12-01
• 公開（公告）號: CN104407387A
• 公開（公告）日: 2015-03-11
• 發明（設計）人: 劉斌;聶利超;田明禛;楊為民;李術才;郭謙;王傳武;崔宇鵬
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G01V3/02
• 分類號: G01V3/02
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙妍

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技術領域

本發明涉及一種在不同因素控制下的含水砂樣的激發極化效應測試裝置及方法，尤其可以實現動水條件下含水砂樣試樣的激發極化效應測量。

背景技術

激發極化法的原理是根據巖石、礦石的激發極化效應來尋找金屬和解決水文地質、工程地質等問題的一組電法勘探方法。它又分為直流激發極化法（時間域法）和交流激發極化法（頻率域法）。在充電和放電過程中，由于電化學作用引起的這種隨時間緩慢變化的附加電場現象，稱為激發極化效應（IP效應），激發極化法是以不同巖礦石的激電效應之差異為物質基礎，通過觀測和研究大地激電效應，以探查地下地質情況的一種勘探方法。對于地球物理探測而言，水量的探測是一直以來難以解決的難題，近年來有學者嘗試采用激發極化方法進行水量的探測，取得了一定的進展，但激發極化用于水量探測的機理仍不清楚，極大的制約了激發極化探測水量方法的發展。

對于激發極化探測水量機理的研究，通過含水砂樣的激發極化效應測試是一種行之有效的研究方法，而激發極化效應的測試裝置是關系到激發極化效應測量的核心問題，因此，很多研究者提出了不同的激發極化效應測試裝置。例如：王宏建、童茂松利用激發極化確定泥質砂巖滲透率的實驗研究中，選用方形水槽作為實驗裝置，巖芯作為試樣，用夾持器夾持巖芯并將水槽分為左右兩個溶液室，電極直接浸入電解液中，同時電解液與巖芯直接接觸進行試驗；蔣宇冰在巖石激發極化現象的實驗研究及理論分析中，選用密封容器，將電極、巖芯試樣密封于容器內，通過對試樣進行加壓防止電解液經巖芯外滲，通過外設通入電流進行試驗，；李金銘水污染的導電性和激電性與污染濃度變化關系的幾個實驗結果中選用長方形有機玻璃槽作為試驗裝置，將電極直接放入玻璃槽中與溶液進行接觸，同時該試驗裝置是針對水污染的相關參數進行驗證。從以上幾種研究激發極化原理的實驗裝置中可以看出，現有的大部分實驗裝置是針對巖芯進行測試的，而含水砂樣與巖芯有著較大的區別，由于含水砂樣的滲透系數大，測試溶液很容易進入砂樣而導致測試結果不準確，使得用于巖芯測試的裝置不能用于含水砂樣的激發極化效應測試；另外現有試驗裝置大都較為簡單，操作不便、效率較低，更為重要的是未考慮動水條件下砂樣的激發極化效應的測試。

對于本發明而言，為實現在多種參數控制下含水砂樣的激發極化效應測量，尤其是測量動水條件下砂樣的激發極化效應并提高試驗效率，激發極化效應測量裝置面臨如下的難題：

(1)試驗過程中如何保證含水砂樣與測試溶液室隔開，既能保證電流的導通又不使溶液過多流入含水砂樣，從而影響測試結果；

(2)?配置不同的含水量、粘土含量的砂樣時，如何快速的使含水砂樣混合均勻，提高測試結果的穩定性；

(3)?如何進行動水條件下實現含水砂樣內部水位調控與定向流動，從而實現動水條件下含水砂樣的激發極化效應測試。

發明內容

本發明涉及一種在不同因素控制下的含水砂樣的激發極化效應測試裝置，尤其可以實現動水條件下含水砂樣試樣的激發極化效應測量。主要是為了解決現有的激發極化裝置僅能開展巖芯的測試試驗，不能進行動水條件下試樣的測試試驗，且操作不便、效率低下的問題，提供一種在不同礦化度、孔隙度、粘土含量與含水率等多種參數下試樣的激發極化效應測量裝置，可以實現巖石試樣與松散砂樣的激發極化效應測試，重要的可以實現在動水條件下含水砂樣的激發極化效應測量。

本發明采用以下技術方案解決其所要解決的技術問題：

本發明在不同礦化度、孔隙度、粘土含量與含水率等多種參數下試樣的激發極化效應測量裝置，包括兩個封閉的電解室和一個封閉的試樣室，所述的試樣室位于兩個電解室中間，且電解室與試樣室之間通過一個調整滲透參數的滲透板隔離，在所述的電解室內安裝有完成含水砂樣的激發極化效應測試的測試電極系，所述的試樣室在旋轉裝置作用下沿水平軸線旋轉，進而帶動試樣旋轉實現試樣的自動攪拌；?且所述的試樣室和電解室分別與壓力控制裝置相連。

上述的試樣室和兩個電解室均為圓柱形，三個圓柱均水平設置，且相連圓柱之間通過連接環連接在一起，且彼此之間通過滲透板隔離，所述的試樣室沿著水平線旋轉。

所述電解室內存放飽和溶液，并安裝有測試電極系，測試電極系包括供電電極A、B，測量電極M、N，其中供電電極是由鉛板做成與電解室截面大小相等的圓板，測量電極采用Ag/AgCl參比電極，其中供電電極安裝在電解室外側壁的內側，測量電極安裝在電解室內側壁的內側。

所述試樣室填充試驗試樣，可以開展巖芯的試驗尤其可以開展含水砂樣的激發極化效應測試試驗。