[發明專利]致密巖石滲透性室內便捷測定方法及系統

在審

• 申請號: 202011176912.6
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112362551A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 榮冠;陳文夫;譚堯升;王克祥;周天剛;羅貫軍;顏月
• 申請（專利權）人: 中國三峽建設管理有限公司
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 俞琳娟

本發明提供了一種致密巖石滲透性室內便捷測定方法及系統，能夠在室內便捷、有效地測定巖石的滲透率并得出其滲透性質。本發明所提供的方法包括：步驟1.取待測巖石加工成內部具有圓柱形的空腔、且從空腔邊界任一點到巖樣外表面的最短距離均相等的巖樣，空腔上部開口、下部不貫穿巖樣；步驟2.將巖樣架設在支撐座上，用不透水塞堵塞住空腔開口，對堵塞處進行防水密封，不透水塞上預留有一充氣孔作為加壓通道；步驟3.通過充氣孔向空腔中進行充氣儲氣，通過氣壓監測傳感器實時監測氣壓變化，達到預定壓力值后，充氣完畢；步驟4.根據氣壓監測傳感器實時監測的氣壓變化數據，采用公式進行計算，得到巖樣的滲透率。

技術領域

本發明屬于巖石滲透特性研究領域，具體涉及一種致密巖石滲透性室內便捷測定方法及系統。

背景技術

巖石滲透性質的研究是巖土工程中一個比較重要的領域。便捷、有效的獲取巖石的滲透率對于一些工程，如揭示地下水流或污染物運移等特性的水文地質規律、水利工程中大壩選址、邊坡滲流穩定分析、油氣田的開發、高放廢物的深地質處置等工程問題，具有十分重要的意義。

自Darcy于1856年建立的滲流定律為測量巖石滲透率的穩態法奠定了基礎之后，測量巖石滲透率的穩態法方法被大為推廣應用，但穩態法測量滲透率耗時長，而且對于低滲巖石的滲透率測量誤差較大。1951年Hvorslevr提出微水實驗法，即振蕩式滲透試驗，通過波的振幅衰減和相移來得出滲透率。之后，Brace于1968年提出瞬態壓力脈沖法并應用到花崗巖的滲透率測量，瞬態壓力脈沖法的優點在于其可以在較短時間內得到較準確的測試結果，而且為致密巖石的滲透率測量提供了有效方法，但此方法對于巖樣制備、實驗裝置密封性和壓力監測儀器精度要求較高，過程較穩態法復雜。

發明內容

本發明是為了解決上述問題而進行的，目的在于提供一種致密巖石滲透性室內便捷測定方法及系統，能夠在室內便捷、有效地測定巖石的滲透率并得出其滲透性質。

本發明為了實現上述目的，采用了以下方案：

方法

本發明提供一種致密巖石滲透性室內便捷測定方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟1.制樣

取待測巖石加工成內部具有圓柱形的空腔、且從空腔邊界任一點到巖樣外表面的最短距離均相等的巖樣，將最短距離記為l，空腔上部開口、下部不貫穿巖樣；

步驟2.裝樣

將巖樣架設在支撐座上，用不透水塞堵塞住空腔開口，對堵塞處進行防水密封，不透水塞上預留有一充氣孔作為加壓通道；

步驟3.預充氣平衡

通過充氣孔向空腔中進行充氣儲氣，通過氣壓監測傳感器實時監測氣壓變化，達到預定壓力值后，充氣完畢；

步驟4.氣體滲透

根據氣壓監測傳感器實時監測的氣壓變化數據，采用如下公式進行計算，得到巖樣的滲透率：

式中，P_u為通過氣壓監測傳感器監測到的空腔充氣完成后的初始壓力，ΔP＝0.8P_u，t為通過氣壓監測傳感器監測到的空腔內部壓力從P_u降低了ΔP所經歷的時間，V_u為空腔內的容積，μ為流體的動力粘滯系數，C_f為流體的壓縮系數，A為空腔壁的面積，l為從空腔邊界任一點到巖樣外表面的最短距離，k為待測滲透率。

優選地，本發明所涉及的致密巖石滲透性室內便捷測定方法，還可以具有這樣的特征：巖樣為圓柱體狀或者正方體狀，空腔為圓柱體狀，設圓柱體狀巖樣的外徑或者正方體狀巖樣的邊長為空腔內徑為則