[發明專利]一種基于巖芯鉆孔的巖石凍融循環時長測量方法

在審

• 申請號: 202011440191.5
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112505095A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 王華俊;黃曼;湯斌;管仁秋;卿翠貴;董理金;姚文杰
• 申請（專利權）人: 浙江省工程勘察設計院集團有限公司;紹興文理學院
• 主分類號: G01N25/20
• 分類號: G01N25/20
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

一種基于巖芯鉆孔的巖石凍融循環時長測量方法，以巖石鉆孔方法為基礎，利用溫度傳感器測量對巖樣內部溫度變化進行測量，并結合凍融循環次數，分析到達完全凍融循環所需時間隨凍融循環次數的變化規律。本發明達到快速測量巖樣隨凍融循環次數的增加，中心溫度與凍融循環時長的變化規律。并依據數據結果，分析巖樣完全凍融循環時長隨凍融循環次數的增加的變化規律。為凍融循環試驗中所需時長提供依據，并分析巖樣中心溫度隨時間與次數的變化規律。

技術領域

本發明涉及巖石凍融循環試驗，尤其是一種基于鉆孔技術的凝灰巖內部溫度變化測量方法。

背景技術

巖石的凍融循環是一種常見的連續自然風化作用，隨著晝夜溫差與四季溫差逐漸加大，凍融循環對巖石造成的劣化影響也逐漸增大。凍融循環分為凍結過程與融化過程，這兩過程連續且反復的交替加速了巖石與孔隙水發生復雜的物理與化學過程，從而導致巖石力學性質逐漸劣化。因此，凍融循環是造成邊坡失穩、路基破壞等許多工程破壞的主要因素之一。在凍融循環過程中，影響巖石內部性質的主要因素有：巖性、含水率、循環次數、循環溫度范圍、循環時長等。以往學者對巖石凍融循環力學特性與內部裂隙擴展方面進行了大量的研究，但對于巖樣內部凍融循環時長隨著循環次數增加而發生的變化卻沒有進行系統的研究，研究表明，隨著凍融循環次數的增加，巖樣的凍融循環時長也存在相應的變化，而目前眾多學者的巖石凍融循環試驗使用的凍融循環時長均為凍融循環實驗規范時間：凍結過程4h，融化過程4h。卻沒有分析凍結過程4個小時后，巖樣內部是否達到試驗指定試驗溫度，同理，融化過程4小時后，也沒有分析巖樣內部是否達到試驗指定試驗溫度。假設凍融時長不完全，巖樣整體溫度并未達到試驗要求，屬于不完全凍融狀態，在該狀態下的巖石各類力學指標測量值存在一定的誤差，導致對各類工程的安全性評價造成影響。因此本專利提出一種基于鉆孔技術的凝灰巖內部溫度變化測量方法，用于測定巖樣凍融循環試驗時長。

發明內容

為了克服已有凍融循環試驗無法反映出巖體內部達到完全凍融循環所需溫度的時間規律的不足，本發明提供一種基于巖芯鉆孔的巖石凍融循環時長測量方法，以對標準巖樣進行鉆孔檢測為基礎，利用溫度傳感器測量技術，精確測量巖樣在凍融循環過程中巖芯位置溫度漸變規律，并對巖樣中心溫度隨次數變化規律進行分析，計算巖樣達到完全凍融循環時所需時間隨循環次數變化的規律。該方法為巖石凍融循環內部溫度變化規律分析提供依據，并為凍融循環所需時長提供依據。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種基于巖芯鉆孔的巖石凍融循環時長測量方法，包括以下步驟：

1.1將取得的原樣進行加工并制成試樣，該試樣滿足國際巖石力學學會試驗方法中試樣的規定，當試樣制備完成后，先剔除有明顯缺陷的試樣，再通過聲波測試儀測定每塊試樣的縱波波速V_p，將波速相近的試樣分到一組；

1.2對同一組的試樣進行中心位置鉆孔；

1.3首次進行凍融循環試驗前，先將低溫試驗箱內部溫度調整至T₁、恒溫箱溫度調整至T₂，將試樣放入107℃±1℃的干燥箱中干燥，干燥時長大于24h后取出試樣并采取自然飽水法飽水，水溫20℃±1℃；

1.4飽水時長大于48h后取出試樣，安裝溫度傳感器，并在洞口采用橡皮泥堵孔，盡可能的防止外界溫度對傳感器的影響；安裝完成后，用保鮮膜包裹試樣，防止在凍融循環過程中水分的大量散失對實驗造成影響；

1.5將處理完的試樣先放入低溫試驗箱中，當溫度采集儀顯示值達到T₁時，保存溫度與時間數據并取出；

1.6將取出的試樣放入溫度為T₂的恒溫箱中，當溫度采集儀顯示值達到T₂時取出，即為一次凍融循環；

1.7重復步驟1.5～1.6，直至指定凍融循環次數，結束試驗；