[發明專利]適用于地球物理動態模型試驗的相似材料的制備方法

在審

• 申請號: 201811596499.1
• 申請日: 2018-12-26
• 公開（公告）號: CN109859608A
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 李飛;程久龍;康慶濤;陳紹杰;潘建旭
• 申請（專利權）人: 華北科技學院
• 主分類號: G09B25/06
• 分類號: G09B25/06
• 代理公司: 淮安市科翔專利商標事務所 32110
• 代理人: 韓曉斌

1.適用于地球物理動態模型試驗的相似材料的制備方法，相似材料采用沙子、石膏、碳酸鈣、水、氯化鈉和云母粉，其中沙子、石膏、碳酸鈣和水的用量由原型力學參數決定，氯化鈉的用量由原型電性參數、沙子、石膏、碳酸鈣和水的用量共同決定，制備方法包括以下步驟：

步驟1)建立地質地球物理模型：將原型分塊，確定分塊數量，每一塊的尺寸位置、抗拉強度、抗壓強度、密度和電阻率；所述分塊數量和每一塊的尺寸位置根據實驗需要確定，所述每一塊的抗拉強度和抗壓強度根據原型巖石力學試驗結果確定，所述每一塊的電阻率根據原型電阻率測井資料確定；

步驟2)采用現有方法確定相似常數：根據原型大小、力學參數和模具尺寸，確定幾何相似常數、容重相似常數、強度相似常數和彈性相似常數；

步驟3)計算沙子、碳酸鈣、石膏和水的用量：根據幾何相似常數，將原型每一塊的尺寸轉換為模型每一塊的尺寸；采用現有方法，根據力學相似常數和力學參數，確定模型每一塊的沙子、碳酸鈣、石膏和水的用量比例；根據模型每一塊的尺寸和沙子、碳酸鈣、石膏和水的用量比例，確定模型每一塊的沙子質量、碳酸鈣質量、石膏質量和水的質量；

步驟4)計算氯化鈉用量：計算每一塊的沙子質量百分含量S，石膏質量百分含量G，估計模型干燥時間t；將每一塊模型的電阻率ρ、沙子質量百分含量S、石膏質量百分含量G和干燥時間t帶入公式C＝exp(0.91×(-9.37+0.22S-1.2G+1.73ln(0.25t)-ln(ρ)))，得到每一塊的氯化鈉溶液濃度C；將每一塊氯化鈉溶液濃度C乘以每一塊模型水的質量得到每一塊模型的氯化鈉的質量；所述沙子質量百分含量為沙子質量除以沙子、碳酸鈣和石膏質量之和；所述石膏質量百分含量為石膏質量除以沙子、碳酸鈣和石膏質量之和；

步驟5)配料：用電子天平稱取步驟3)計算的每一塊模型所需沙子質量、碳酸鈣質量、石膏質量；用電子天平稱取步驟4)計算的每一塊模型所需氯化鈉質量；用量杯稱取步驟3)計算的每一塊模型所需水的質量；

步驟6)攪拌：將氯化鈉放入水中得到氯化鈉溶液，啟動攪拌機，按照石膏，碳酸鈣，沙子和氯化鈉溶液的順序將材料緩慢倒入攪拌機中攪拌3～5min，攪拌均勻；

步驟7)裝模：將攪拌均勻的材料裝入模具，模型每塊之間的分界面上撒一層薄云母粉；

步驟8)拆模：24h～48h模型基本干燥后拆模；

步驟9)常溫下繼續干燥15～30天，即可得到所需相似材料模型。

2.根據權利要求1所述適用于地球物理動態模型試驗的相似材料的制備方法，其特征在于，步驟1)中的原型分塊，根據實驗需要每一塊以是層狀或任意不規則形狀。

3.根據權利要求1所述適用于地球物理動態模型試驗的相似材料的制備方法，其特征在于，步驟2)中所述的力學參數餓抗拉強度、抗壓強度和密度。

4.根據權利要求1所述適用于地球物理動態模型試驗的相似材料的制備方法，其特征在于，步驟2)中所述的模具，根據實驗需要是二維模具或三維模具。

5.根據權利要求1所述適用于地球物理動態模型試驗的相似材料的制備方法，其特征在于，步驟3)中所述的力學相似常數包括容重相似常數、強度相似常數和彈性相似常數。

6.根據權利要求1所述適用于地球物理動態模型試驗的相似材料的制備方法，其特征在于，步驟4)中所述模型干燥時間為步驟8)中模型干燥時間。