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专利号: 2020103736031
申请人: 三峡大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-24
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种得到岩石裂缝中液体驱替面位置的装置,其特征在于:它包括水箱(13),所述水箱(13)的顶端连通有用于提供稳定压力的气体加压装置;

包括法向应力架(3),所述法向应力架(3)的之间通过支撑板组件(4)安装有用于模拟实验的岩石裂缝模拟试样(12),所述岩石裂缝模拟试样(12)的四周设置有用于对实验过程监控的多个高速摄像机(8);

所述水箱(13)的底端出水口通过高压水管(6)与岩石裂缝模拟试样(12)相连通的裂缝相连通;

所述水箱(13)内部盛放有能够改变密度的示踪气泡(9)和多种不同密度、不相容且具有不同颜色的溶液(10)以清楚的观察到多种不相容液体的运动轨迹,进而区分经过驱替面(22)的驱替液体与被驱替液体,再通过多个高速摄像机(8)进行清晰拍摄,进而得到驱替面(22)的运动轨迹和驱替面的形状变化,方便观察过程,以直观的得到驱替过程。

2.根据权利要求1所述一种得到岩石裂缝中液体驱替面位置的装置,其特征在于:所述气体加压装置包括用于储存高压氮气的氮气瓶(1),所述氮气瓶(1)的出气口连接有高压气管(2),所述高压气管(2)上安装有气体控制阀门(11),所述高压气管(2)的另一端与水箱(13)的顶部进气口(20)相连通。

3.根据权利要求1所述一种得到岩石裂缝中液体驱替面位置的装置,其特征在于:所述法向应力架(3)包括底部矩形框架(301)和顶部矩形框架(302),所述底部矩形框架(301)和顶部矩形框架(302)之间通过对拉螺栓固定相连,并能够调节两者的间距。

4.根据权利要求1所述一种得到岩石裂缝中液体驱替面位置的装置,其特征在于:所述支撑板组件(4)包括设置在法向应力架(3)的底部矩形框架(301)上的底部透明支撑板(401),包括设置在法向应力架(3)的顶部矩形框架(302)上的顶部透明支撑板(402)。

5.根据权利要求1所述一种得到岩石裂缝中液体驱替面位置的装置,其特征在于:所述水箱(13)的内部设置有能够升降的加压板(19),其底部设置有出液口(21),所述出液口(21)通过高压水管(6)与岩石裂缝模拟试样(12)的岩石裂缝(18)相连通。

6.根据权利要求1所述一种得到岩石裂缝中液体驱替面位置的装置,其特征在于:所述岩石裂缝模拟试样(12)由可固化的胶状物质与真实环境中的裂缝岩石表面接触拓印,待可固化的胶状物质固化后取出,切成需要的大小并与提供稳定受力面的支撑板组件(4)和法向应力架(3)相结合,由上、下两块已经拓好岩板的可固化的胶状物质固化后组合一起,模拟岩石裂缝,让驱替液在模拟裂缝(18)中按事先选好的路径运动。

7.根据权利要求6所述一种得到岩石裂缝中液体驱替面位置的装置,其特征在于:所述可固化的胶状物质采用环氧树脂胶水制作而成。

8.根据权利要求1所述一种得到岩石裂缝中液体驱替面位置的装置,其特征在于:所述岩石裂缝模拟试样(12)上连接有声波探伤设备(16),在实验开始前,运用该设备对岩石裂缝模拟试样(12)的四周进行声波探伤检测,来得到岩石裂缝模拟试样(12)中模拟裂缝(18)各个横截面的长度和宽度,进而确定模拟裂缝(18)在岩石裂缝模拟试样(12)中的姿态,并在实验前进行调整以达到最优的实验效果,通过此声波探伤设备(16)确定模拟裂缝(18)的宽度,为后续的分析提供可靠的数据,所述声波探伤设备(16)与数字化分析设备(15)相连。

9.根据权利要求1所述一种得到岩石裂缝中液体驱替面位置的装置,其特征在于:所述岩石裂缝模拟试样(12)的模拟裂缝(18)连接有示踪气体实验设备(17),所述示踪气体实验设备(17)观察单个示踪气泡(9)的具体流动路径,通过软件PowerDirector9.0对实验过程进行图像分帧,并截取各个阶段示踪气泡(9)的图像,按照顺序导入CAD中,画出各个阶段的示踪气泡(9)所在的位置,并与实际岩体的大小进行类比,即可得出示踪气泡(9)所在岩体的具体位置,进而得到模拟裂缝(18)的宽度,所述踪气体实验设备(17)与数字化分析设备(15)相连。

10.采用权利要求1-9任意一项所述岩石裂缝中液体驱替面位置的装置进行实验的方法,其特征在于包括以下步骤:

S1:通过气体加压装置提供稳定压力,打开氮气瓶(1)的气体控制阀门(11),氮气瓶中压缩的氮气被释放,释放的氮气通过高压气管(2)进入到水箱(13),提供气压;

S2:气体压力装换成水箱(13)的水压,从氮气瓶(1)中出来的气体压力给水箱中的驱替液压力,并推动驱替液向水箱(13)的出口处运动;

S3:水箱(13)中的驱替液的运动推动实验区内驱替液的运动来驱替被驱替液;

S4:在向岩石裂缝模拟试样(12)注入驱替液的过程中,通过模拟裂缝(18)中的透明土(5)和模拟岩石表面的突起物来阻拦液体的驱替,以得到真实的现象;

S5:通过实验区内高速摄像机(8)的观察和人为的设定得到数据,来得到驱替面(22)各点随时间的位置变化;

S6:成通过数字化分析设备(15)得到的一系列数据,分析出多个图表来用于实地的工作。