一種通過測量定孔隙率篩選巖樣的方法
【專利摘要】一種通過測量定孔隙率篩選巖樣的方法，通過在巖樣不同端面上滴注滴定液，測量滴定的時間及滴定圖案的大小，可篩選出不同孔隙率巖樣。本方法為無損檢測，篩選過程中無需破壞試樣，并可對巖樣進行多點測試，全面反映巖樣的性質，篩選檢測費用低廉，無需高成本儀器和工具，檢測方式簡單，尤其對于孔隙率差異較大的巖體檢測結果具有非常直觀的表現(xiàn)性，區(qū)分度高。
【專利說明】一種通過測量定孔隙率篩選巖樣的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種通過測量定孔隙率篩選巖樣的方法。
【背景技術】
[0002]巖石的許多性質如強度、吸水性、抗慘性、抗凍性、導熱性、吸聲性等都與巖石構造的疏密程度有很大關系，除決定于孔隙率的大小以外，還與孔隙的構造特征(包括孔隙、是否連通、分布情況)密切相關。另外，研究表明巖石的孔隙率嚴重地影響著孔隙圓盤模型的破壞狀態(tài)，孔隙率較小時圓盤以拉伸破壞為主，孔隙率增大時出現(xiàn)拉伸和剪切共同作用的破壞方式。隨著孔隙率的增大，圓盤模型的抗拉強度呈指數(shù)遞減的趨勢；隨著孔徑分布控制參數(shù)的減小，圓盤劈裂破壞區(qū)域增大且更加分散。當孔隙率較小時孔徑分布對抗拉強度有一定的影響；孔隙空間位置的改變對圓盤破壞的影響主要體現(xiàn)在裂紋產(chǎn)生的位置上，沒有改變圓盤的破裂方式和裂紋的數(shù)目，對圓盤抗拉強度也沒有太大的影響。現(xiàn)階段對巖樣的無損檢測主要采用超聲波檢測，聲發(fā)射等方式，但是這類手段均不能簡單直觀的反映出巖樣的空隙率差異，對巖樣孔隙率篩選的手段，多是通過破壞性試驗來測定部分巖樣的孔隙率，以此來推斷其余巖樣的孔隙率。但是巖石作為一種離散型較大的物質，該方式并不精確，甚至可能出現(xiàn)很大差異，如何保證巖樣在篩選過程中無物理、化學性等損傷，在篩選后能繼續(xù)用于其他實驗項目中，是當前有必要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的是提供一種通過測量定孔隙率篩選巖樣的方法，通過本方法可篩選出具有同一孔隙率范圍巖樣的方法。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:一種通過測量定孔隙率篩選巖樣的方法，包括以下步驟:
步驟I)取待測篩選巖樣若干，用磨刀石將待滴定面磨平，然后去除表面碎屑，滴定點選取巖樣上下端面各一個，側面上選3-4個；
步驟2)將色素與水混合于燒杯中，攪拌均勻后得到滴定溶液；
步驟3)將處理好的巖樣放入滴定裝置中進行固定，抽取滴定溶液，后向每個毛細管定量注入滴定溶液，將注入溶液后的毛細管插入到滴定裝置的孔洞中，使毛細滴管下部與巖樣切片剛好接觸，開始滴定并計時；
步驟4)待所有毛細滴管內(nèi)液面降低為零后，停止計時并取出巖樣，利用千分尺或放置于巖樣上帶有刻度的硫酸紙記錄滴定半徑；
步驟5)將所有測得數(shù)據(jù)進行整理，每個巖樣兩個端面及側面滴定半徑取平均值，若同一巖樣多點滴定的兩個或兩個以上參數(shù)值偏差大于15%，則可認為該巖樣試件均勻性較差，該巖樣應從篩選分組予以中剔除；若同一巖樣多點滴定的兩個或兩個以上參數(shù)值差異性小于15%，得到其平均值，將其與另一檢測巖樣的該平均值對比，若差異小于5%，則將兩個巖樣分為一組，通過此種方式比較不同巖樣的三個滴定參數(shù)值，進而篩選出不同孔隙率巖樣。[0005]各測定步驟在室內(nèi)溫度20 - 23 °C的環(huán)境中完成。
[0006]所述的滴定溶液是采用以體積比計色素:水=1:500得到。
[0007]本發(fā)明提供的一種通過測量定孔隙率篩選巖樣的方法，具有以下有益效果:
1、本方法為無損檢測，篩選過程中無需破壞試樣，而一般的孔隙率檢測技術通常要損壞試件。
[0008]2、本方法可對巖樣進行多點測試，全面反映巖樣的性質。
[0009]3、本方法可定量對同一巖樣上的孔隙分布不均勻性進行描述，原采用超聲波檢測儀分成一組的巖樣中，有可能測試得到完全不同的力學參數(shù)值，原因之一是因為巖樣自身孔隙分布不均勻。采用本技術可以定量對巖樣孔隙分布不均勻性，可以定量描述兩不同試件的孔隙率差異，從而使巖樣的分組更精細，分到同一組別的巖樣力學參數(shù)值差異性更小。
[0010]4、本方法篩選檢測費用低廉，無需高成本儀器和工具，檢測方式簡單，尤其對于孔隙率差異較大的巖體檢測結果具有非常直觀的表現(xiàn)性，區(qū)分度很高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0012]圖1是本發(fā)明滴定位置示意圖，圖中a為上端面滴定，b為下端面滴定，c為側面滴定。
[0013]圖2為利用硫酸紙測定滴定擴散半徑示意圖。
[0014]圖3為孔隙率和滴定擴散半徑關系圖。
[0015]圖4為孔隙率與滴定擴散穩(wěn)定時間關系圖。
[0016]圖5為孔隙率與滴定擴散速率關系圖。
【具體實施方式】
[0017]實施例:
一、檢測器材準備:溫度計、濕度計、石灰、計時器、毛細滴管、微升注射器、紅色素、純凈水、滴定固定裝置、燒杯、待檢測巖樣、磨刀石、電吹風、測半徑硫酸紙。
[0018]二、測定步驟:
1、用溫度計測室內(nèi)溫度并利用空調(diào)調(diào)節(jié)溫度至適宜溫度，一般取室內(nèi)溫度在200C -230C，同時采用濕度計測量室內(nèi)濕度，用空氣蒸濕機和石灰來調(diào)節(jié)濕度在適宜范圍。
[0019]2、取待測篩選巖樣若干，用磨刀石輕輕將待滴定面磨平，使其觀察不到明顯凹凸處，然后用電吹風吹去表面碎屑，滴定點選取巖樣上下端面各一處，側面上選3-4個點，如圖1中a、b、c所示。
[0020]3、將紅色色素和水按照體積1:500比例混合于燒杯中，攪拌均勻后得到紅色溶液，選取其他顏色色素也可，如紫色等。
[0021]4、將處理好的巖樣放入滴定裝置中進行固定，用微升計在燒杯中抽取適量紅色溶液，然后向每個毛細管定量注入10微升的紅色溶液。將注入溶液后的毛細管小心插入滴定裝置中段指定孔洞中，調(diào)整裝置上部薄板高度及毛細管高度，使毛細滴管下部與巖樣切片剛好接觸，滴定開始并開始計時。[0022]5、待所有毛細滴管內(nèi)液面降低為零后，停止計時并取出巖樣。由于溶液在毛細管中揮發(fā)較少故該段浸潤時間即為溶液透過巖石空隙滲入巖石的滲透時間(由滲透量除以滲透時間可得滲透速率)，利用準備好的測半徑硫酸紙放置于巖石切片上記錄滴定半徑并用相機拍下最終滴定形成的滲透形狀，從測半徑硫酸紙上可得到滴過程形成的不規(guī)則圖形各向半徑，如圖2。
[0023]6、將所有測得數(shù)據(jù)進行整理，每個巖樣兩個端面及側面滴定半徑取平均值，若同一巖樣多點滴定的兩個或兩個以上參數(shù)值偏差大于15%，則可認為該巖樣試件均勻性較差，該巖樣應從篩選分組予以中剔除；若同一巖樣多點滴定的兩個或兩個以上參數(shù)值差異性小于15%，得到其平均值，將其與另一檢測巖樣的該平均值對比，若差異小于5%，則將兩個巖樣分為一組，通過此種方式比較不同巖樣的三個滴定參數(shù)值，進而篩選出不同孔隙率巖樣。
[0024]采用硫酸紙的優(yōu)勢:當?shù)味鏋樗矫鏁r，其滴定擴散半徑一般呈較規(guī)則的圓形或橢圓形，利用千分尺等工具即可方便的得到結果；而當?shù)味鏋榛⌒蚊?，例如圓柱側面時，利用千分尺等工具將無法進行量取，此時利用硫酸紙來讀取擴散半徑將更快捷，且結果更加精確。如圖2可看出橫向直徑為9.2小格，豎向為10.9小格，其中每一小格為1mm。
[0025]篩選對比示例:
首先采用超聲波檢測儀進行巖樣篩選，通過篩選得到三個高100mm，直徑為50mm的砂巖巖樣，超聲波檢測結果均為26 μ s左右，偏差不超過2 μ S。僅用超聲波檢測儀篩選，這三個試件可分于同一組。
[0026]但采用上述滴定方法，發(fā)現(xiàn)這三個試件兩個以上滴定指標(滴定擴散速率和滴定擴散半徑)差異大于15%，據(jù)此可將其分在不同的試件組。
[0027]理論驗證:
為了驗證滴定指標的可靠性，利用比重瓶法測得上述三個巖樣的孔隙率，發(fā)現(xiàn)其孔隙率均有較大差異。整理數(shù)據(jù)得到其孔隙率和滴定擴散半徑關系圖(圖3)，利用上述檢測方法得到各巖樣滴定擴散半徑，同時通過記錄滴定擴散半徑和擴散時間，可知巖樣的孔隙率還與其擴散穩(wěn)定時間存在一定相互關系(圖4、圖5)，最終得出孔隙率和滴定擴散半徑關系圖、孔隙率與滴定擴散穩(wěn)定時間關系圖、孔隙率與滴定擴散速率關系圖。
[0028]由圖可知該類砂巖的孔隙率與其滴定擴散三參數(shù)均存在一定單調(diào)增減關系。在進行巖樣篩選過程中，若其兩個或兩個以上參數(shù)存在明顯不同，則說明其對應部位的孔隙率有較大差異，故利用本發(fā)明提供的檢測方法來對不同孔隙率巖樣進行篩選具有實用性，且設備簡易，易操作，具有重要的實用價值。即擴散速率隨著孔隙率的增大而增大，這也可以作為孔隙率篩樣的標準。
【權利要求】
1.一種通過測量定孔隙率篩選巖樣的方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟I)取待測篩選巖樣若干，用磨刀石將待滴定面磨平，然后去除表面碎屑，滴定點選取在巖樣上下端面及側面； 步驟2)將色素與水混合于燒杯中，攪拌均勻后得到滴定溶液； 步驟3)將處理好的巖樣放入滴定裝置中進行固定，抽取滴定溶液，后向每個毛細管定量注入滴定溶液，將注入溶液后的毛細管插入到滴定裝置的孔洞中，使毛細滴管下部與巖樣切片剛好接觸，開始滴定并計時； 步驟4)待所有毛細滴管內(nèi)液面降低為零后，停止計時并取出巖樣，利用千分尺或放置于巖樣上帶有刻度的硫酸紙記錄滴定半徑； 步驟5)將所有測得數(shù)據(jù)進行整理，每個巖樣兩個端面及側面滴定半徑取平均值，若同一巖樣多點滴定的兩個或兩個以上參數(shù)值偏差大于15%，則可認為該巖樣試件均勻性較差，該巖樣應從篩選分組予以中剔除；若同一巖樣多點滴定的兩個或兩個以上參數(shù)值差異性小于15%，得到其平均值，將其與另一檢測巖樣的該平均值對比，若差異小于5%，則將兩個巖樣分為一組，通過此種方式比較不同巖樣的三個滴定參數(shù)值，進而篩選出不同孔隙率巖樣。
2.根據(jù)權利要求1所述的通過測量定孔隙率篩選巖樣的方法，其特征在于:各測定步驟在室內(nèi)溫度20 - 23°C的環(huán)境中完成。
3.根據(jù)權利要求1所述的通過測量定孔隙率篩選巖樣的方法，其特征在于:所述的滴定溶液是采用以體積比計色素:水=1:500得到。
4.根據(jù)權利要求1所述的通過測量定孔隙率篩選巖樣的方法，其特征在于:選擇滴定時，巖樣上下端面各選擇一個，側面選3-4個。
【文檔編號】G01N15/08GK103512840SQ201310480401
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年10月15日 優(yōu)先權日:2013年10月15日
【發(fā)明者】劉杰, 唐亮, 李建林, 郭金龍 申請人:三峽大學