[發明專利]一種測試泥頁巖前期名義固結壓力的方法及系統

在審

• 申請號: 201811116507.8
• 申請日: 2018-09-25
• 公開（公告）號: CN109323925A
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發明（設計）人: 劉俊新;姜來峰;朱寶龍;劉育田
• 申請（專利權）人: 西南科技大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12
• 代理公司: 北京盛凡智榮知識產權代理有限公司 11616
• 代理人: 高志軍

1.一種測試泥頁巖前期名義固結壓力的方法，其特征在于，包括：

測定壓力標定裝置的側向應變與側向壓力的比例系數；

利用所述壓力標定裝置制作側向約束套筒；

向側向約束套筒中裝入泥頁巖待測試樣；

通過軸向壓力加載裝置以遞進的方式對所述泥頁巖待測試樣施加軸向壓力，并通過電阻應變裝置采集不同軸向壓力對應的泥頁巖待測試樣的側向應變；

根據側向應變與側向壓力的比例系數，將泥頁巖待測試樣的側向應變轉換為側向壓力，并擬合出所述泥頁巖待測試樣的不同軸向壓力與不同側向壓力的關系曲線；

計算所述泥頁巖待測試樣的不同軸向壓力與不同側向壓力的關系曲線的第一拐點，將所述第一拐點的縱坐標的軸向壓力值作為所述泥頁巖待測試樣的前期名義固結壓力。

2.根據權利要求1所述的測試泥頁巖前期名義固結壓力的方法，其特征在于，所述測定壓力標定裝置的側向應變與側向壓力的比例系數的步驟，包括：

將中碳鋼加工成圓柱筒作為壓力標定裝置，其中，圓柱筒的內徑與所述泥頁巖待測試樣的直徑，圓柱筒的的長度大于所述泥頁巖待測試樣的高度，圓柱筒端部采用圓盤擠壓黃銅墊環進行密封，且圓盤間通過對拉螺紋桿施加壓力，其中一端預留排氣孔與加壓孔，兩孔均采用螺紋堵頭密封；

在所述圓柱筒的四等分處，沿環向分別粘貼4個應變片；

將所述圓柱筒豎立放置，打開加壓孔及排氣孔，通過加壓孔注入液壓油，直至液壓油從排氣孔中溢出后停止，并將液壓泵與圓柱筒的加壓孔相連，關閉排氣孔；

將所述圓柱筒水平放置，將應變片與應變采集儀連接，以進行側向壓力標定，通過液壓泵施加壓力每20MPa進行一次標定即記錄液壓泵壓力值及應變值，直至320MPa；

根據所標定的液壓泵壓力值及應變值，擬合二者的變化關系曲線，并計算關系曲線的斜率作為側向應變與側向壓力的比例系數。

3.根據權利要求2所述的測試泥頁巖前期名義固結壓力的方法，其特征在于，所述利用所述壓力標定裝置制作側向約束套筒，包括：

從所述圓柱筒中部切割出與所述泥頁巖待測試樣的高度相同的一段作為側向約束套筒。

4.根據權利要求3所述的測試泥頁巖前期名義固結壓力的方法，其特征在于，步驟向側向約束套筒中裝入泥頁巖待測試樣之后，包括：

將側向約束套筒上的應變片按1/4橋路連接電阻應變裝置，設置參數，并進行調試正常；

用水平管對側向約束套筒進行調平。

5.一種測試泥頁巖前期名義固結壓力的系統，其特征在于，包括側向約束套筒、液壓泵、電阻應變儀、三軸試驗機，其中，

所述側向約束套筒的內徑與所述泥頁巖待測試樣的直徑，圓柱筒的長度大于所述泥頁巖待測試樣的高度，圓柱筒端部采用圓盤擠壓黃銅墊環進行密封，且圓盤間通過對拉螺紋桿施加壓力，其中一端設有排氣孔與加壓孔，排氣孔與加壓孔均采用螺紋堵頭密封；所述中碳鋼圓柱筒的四等分處，沿環向分別粘貼由4個應變片，所述應變片與電阻應變儀連接，所述加壓孔與所述液壓泵連接，用于測定壓力標定裝置的側向應變與側向壓力的比例系數；

所述三軸試驗機包括驅動機構、控制機構、測量機構、壓頭和承壓底座；

所述側向約束套筒由所述中碳鋼圓柱筒切割而成，并保留有所述中碳鋼圓柱筒上的應變片，中部用于放置泥頁巖待測試樣，所述應變片與電阻應變儀連接，底部放置與所述三軸試驗機的承壓底座之上，頂部與所述三軸試驗機的壓頭接觸。

6.根據權利要求5所述的測試泥頁巖前期名義固結壓力的系統，其特征在于，還包括計算模塊，包括標定計算單元和求解計算單元，其中，

標定計算單元，用于采集液壓泵產生的油壓及電阻應變儀對應的側向應變；根據液壓泵產生的油壓及側向應變，擬合二者的變化關系曲線，并計算關系曲線的斜率作為側向應變與側向壓力的比例系數；

求解計算單元，用于采集所述三軸試驗機的不同軸向壓力及電阻應變儀對應的側向應變；根據側向應變與側向壓力的比例系數，將泥頁巖待測試樣的側向應變轉換為側向壓力，并擬合出所述泥頁巖待測試樣的不同軸向壓力與不同側向壓力的關系曲線；計算所述泥頁巖待測試樣的不同軸向壓力與不同側向壓力的關系曲線的第一拐點，將所述第一拐點的縱坐標的軸向壓力值作為所述泥頁巖待測試樣的前期名義固結壓力。