[發明專利]一種庫區岸坡消落帶劣化模擬系統及實驗方法

有效

• 申請號: 202010799279.X
• 申請日: 2020-08-11
• 公開（公告）號: CN111735936B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 謝慶明;李子慕;陳立川;劉洪;徐洪;梁丹
• 申請（專利權）人: 重慶地質礦產研究院;西南大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 重慶萃智邦成專利代理事務所(普通合伙) 50231
• 代理人: 竺棟

1.一種庫區岸坡消落帶劣化模擬系統的實驗方法，其特征在于：模擬系統包括實驗箱、夾持器、核磁共振信號處理器、流量控制器、空氣加壓加熱系統、液氮系統、水位控制系統、泄流系統、上位機，實驗箱由保護外殼、絕緣屏蔽外殼、高均勻度永磁體、無磁鋁底板、銅螺釘、射頻線圈、鋼化玻璃管構成；夾持器包括無磁玻璃鋼外殼和無磁玻璃鋼內殼、光纖、光纖聲傳感器、溫濕度傳感器、壓力傳感器、纖維線傳輸線、測試樣品、夾持器螺紋蓋，夾持器為圓柱形管狀結構，測試樣品放置于夾持器的中心腔體內；溫濕度傳感器和壓力傳感器采用斜對稱式安裝，分別安裝于無磁玻璃鋼內殼頂部和尾部的凹槽內，溫濕度傳感器、壓力傳感器采集的數據通過碳纖維傳輸線與螺紋蓋信號傳輸接頭相連，核磁共振系統用于檢測巖體的孔隙度、含水飽和度、滲透率；光纖聲傳感器用于檢測巖體的破裂信號和破裂位置；空氣加壓加熱系統、液氮系統、水量控制系統和泄流系統用于模擬庫區岸坡消落帶巖體的水位、壓力、溫度環境變化引發的消落帶巖體軟化和劣化條件；夾持器內的溫度、壓力單元實時將夾持器內部的環境參數反饋到流量控制器；通過流量控制器設定空氣加壓加熱系統、液氮系統、水位控制系統、泄流系統的流速；

其實驗方法包括以下步驟，

(1)將樣品放入模擬系統的夾持器內，設定模擬系統的各項實驗參數；

(2)利用核磁共振系統采集到的數據進行相關參數的計算，其具體的步驟如下：

1)設置核磁共振系統采集參數：極化時間、回波間隔、回波個數和掃描次數；

2)采用反轉恢復IR序列或CPMG脈沖序列采集核磁共振信號，對采集到的信號相位旋轉，得到第i個回波的核磁共振信號S(i)和噪聲V(i)；

3)測量樣品的初始磁化矢量M(0)和t時刻的磁化矢量M(t)；

4)對相位旋轉后的核磁共振信號S(i)進行反演，得到測試樣品的縱向弛豫時間T₁和橫向弛豫時間T₂；

5)根據測試樣品的初始磁化矢量M(0)，計算樣品的孔隙度φ；

6)根據測試樣品的縱向弛豫T₁和橫向弛豫T₂，計算樣品的滲透率k；

7)根據樣品測量的T₁和T₂分布，采用雙指數模型計算樣品的得到含水飽和度S_w；

計算公式為：S_w＝0.6101exp(-T_2,LM/15.9)+0.3688exp(-T_2,LM/276.8)，其中T_2,LM為T₂分布的對數幾何平均值；

(3)光纖聲波傳感系統采集的聲信號傳遞給上位機，反演計算得到樣品破裂的空間位置、破裂時間和破裂能量參數；

(4)根據計算得出的相關參數對巖石劣化過程進行分析。

2.根據權利要求1所述的一種庫區岸坡消落帶劣化模擬系統的實驗方法，其特征在于：所述步驟(2)中的第i個回波的核磁共振信號S(i)和噪聲V(i)的計算公式如下，

S(i)＝E_R(i)cosφ_P+E_I(i)sinφ_P＝(A_icosφ_i+ε_i^R)cosφ_P+(A_isinφ_i+ε_i^I)sinφ_P；

式中，φ_i，A_i，E_R(i)，E_I(i)分別是第i個回波的相位、幅度、實部和虛部，φ_P為回波的旋轉相位角，和分別為第i個回波實部和虛部中的噪聲。