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岩石三轴实验与核磁共振技术相结合
更新时间:2023-08-08   点击次数:533次

一、什么是岩石三轴实验?

传统研究进行的三轴压缩损伤实验,一般的实验对象为圆柱体岩心。岩心分别在不同梯度的恒定围压下,施加轴向压力,进行压缩,直至破坏。配置力学传感器,对围压、轴压进行记录,用于实验分析,得到岩石的力学特性。


二、岩石三轴实验对岩石力学特性的重要性

地下岩层所处环境千奇百怪,所受应力更是错综复杂,在千百年的地层演化形成中,地层处在一个相对稳定的状态。当需要开采地层油气煤炭等化石能源时,地层岩石受到的力学平衡会被打破,在超出岩石的疲劳极限后,岩石会发生失稳破裂,可能发生井塌、地陷等事故,给正常的生产生活带来隐患,造成无法估量的

损失。


所以开展岩石力学特性研究势在必行,而三轴实验是认知岩石力学的主要手段。研究岩石在三轴压缩作用下内部裂隙的损伤演化规律对于能源矿业、水利水电、隧洞及天然地基工程的理论计算和设计工作具有重要意义。 

岩石三轴.jpeg

三、岩石三轴压缩试验与核磁共振测试相结合

低场核磁作为新晋的岩石力学特性研究手段,在室内实验室研究测试方面发展成熟,具有快速、无损、在线、准确、绿色等优势。将岩石三轴压缩试验与核磁共振测试相结合法,得到岩石在不同梯度载荷作用下岩石中微孔被压密、微裂纹萌生、分叉、发展、断裂、破坏、卸载等各个阶段的弛豫时间谱和清晰的核磁共振图像,研究岩石在受损过程中的细观损伤扩展规律。

随着压力的施加,岩心受到不同梯度力的作用,孔隙收缩,发生变形,先经历弹性变形阶段,此时如果撤去外力,岩心可以恢复到施加压力前的状态。随着压力的继续施加,超过岩心的疲劳极限后,岩心内部发生塑性变形,生成新的裂缝,由于外力的持续存在,裂缝进一步发育,此过程不可逆。实现压裂过程裂缝发育的定量测试分析。


基于低场核磁对氢信号优秀的捕捉能力,可以在岩心受到外力作用,发生变形时,进行在线、快速、精准的成像,实现压裂过程裂缝发育定量测试分析的可视化。

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