一种实时加载条件下岩石热物性参数测定方法及系统

文档序号:29097016发布日期:2022-03-02 04:03阅读:115来源:国知局
一种实时加载条件下岩石热物性参数测定方法及系统

1.本发明涉及岩土热物性参数测试技术领域,特别是指一种实时加载条件下岩石热物性参数测定方法及系统。


背景技术:

2.岩石热物性参数(如热导率、比热容等)直接影响岩层温度分布时空演化规律,是岩石圈热结构、沉积盆地热演化史、地热、稠油热采、油页岩热解等领域的重要研究内容。岩石也是典型的各向异性体,但通常在工程设计时又往往需要简化为同性材料考虑。深部资源开采是国家的重大需求,也是保障国家能源安全、社会经济繁荣发展的重要途径。在深部资源开采过程中,面临的主要问题就是岩石高地应力和高温问题,如何针对深部高应力条件下岩体进行有效降温,以及综合利用深部干热岩热能,将是未来深部资源开采领域的重要科学问题。如何实时测量岩石在不同应力条件下的热物性参数,对科学、准确指导资源开采设计将有重要指导作用。因此,不同应力条件下的岩石热物性测试研究就具有非常重要的意义。
3.目前,对于岩石热物性参数的测试基本都是在无加载条件下进行。但是在无加载条件下测得的岩石热物性不能很好地体现其随应力变化的规律,进而无法准确指导资源开采设计。


技术实现要素:

4.本发明要解决的技术问题是提供一种实时加载条件下岩石热物性参数测定方法及系统,以解决在无加载条件下测得的岩石热物性不能很好地体现其随应力变化的规律,进而无法准确指导资源开采设计的问题。
5.为解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:一方面,提供了一种实时加载条件下岩石热物性参数测定方法,所述方法包括:提供待测岩样;获取所述待测岩样单轴抗压强度和极限应变;根据所述待测岩样单轴抗压强度和极限应变对所述待测岩样分级加载预设应力,所述预设应力呈阶梯式增长,获取至少一次不同级别应力下所述待测岩样的压力、应力应变值以及体积应变值;根据不同级别应力下所述待测岩样的压力、应力应变值以及体积应变值与所述待测岩样的单轴抗压强度测得所述待测岩样热物性参数。
6.在一种可选的实施例中,所述根据所述待测岩样单轴抗压强度和极限应变对所述待测岩样分级加载预设应力,包括:根据所述极限应变对所述待测岩样单轴抗压强度进行单元分割,根据分割后的单轴抗压强度确定每阶梯所述预设应力的压力值。
7.在一种可选的实施例中,所述根据不同级别应力下所述待测岩样的压力、应力应
变值以及体积应变值与所述待测岩样的单轴抗压强度峰值测得所述待测岩样热物性参数,包括:当所述待测岩样在某一应力条件下体积应变值为0时,获取当前应力下待测岩样的热物性参数,并切换后续待测岩样加载控制方式为位移控制或应变控制。
8.在一种可选的实施例中,所述根据不同级别应力下所述待测岩样的压力、应力应变值以及体积应变值与所述待测岩样的单轴抗压强度测得所述待测岩样热物性参数,包括:获取本级别应力下所述待测岩样的压力和应力应变值;比较所述本级别应力下所述待测岩样的压力与单轴抗压强度峰值强度,得到第一比较结果;比较所述本级别应力下所述待测岩样的应力应变值和预设应力应变值,得到第二比较结果;根据所述第一比较结果和/或所述第二比较结果确定是否对所述待测岩样继续施加压力。
9.在一种可选的实施例中,所述根据所述第一比较结果和/或所述第二比较结果确定是否对所述待测岩样继续施加压力,包括:当在本级别应力下所述待测岩样的压力达到单轴抗压强度峰值强度的85%-90%时,停止施加压力;和/或当在本级别应力下所述待测岩样的压力应变值大于预设应力应变值时,停止施加应力。
10.在一种可选的实施例中,所述根据所述第一比较结果和/或所述第二比较结果确定是否对所述待测岩样继续施加应力,包括:当在本级别应力下所述待测岩样的压力未达到单轴抗压强度峰值强度的85%时,继续加载应力至下一个应力阶梯,并获取所述待测岩样的热物性参数;和/或当在本级别应力下所述待测岩样的应力应变值不大于预设应力应变值时,继续加载应力至下一个应力阶梯,并获取所述待测岩样的热物性参数。
11.在一种可选的实施例中,所述待测岩样包括第一待测岩样和第二待测岩样,所述获取所述待测岩样单轴抗压强度和极限应变,包括获取所述第一待测岩样单轴抗压强度和极限应变;获取所述第一待测岩样单轴抗压强度和极限应变之后,所述方法还包括:获取不加载应力下所述第二待测岩样热物性参数。
12.在一种可选的实施例中,所述根据所述待测岩样单轴抗压强度和极限应变对所述待测岩样分级加载预设应力,包括:根据所述待测岩样单轴抗压强度和极限应变间隔预设时间对所述待测岩样分级加载预设应力。
13.在一种可选的实施例中,所述预设应力呈等间距阶梯式增长,每个阶梯之间预设压力加载的预设时间相同。
14.另一方面,提供了一种实时加载条件下岩石热物性参数测定系统,所述系统包括可读存储介质,所述可读存储介质上存储计算机程序,所述计算机程序用于执行上述任一所述的方法。
15.本发明的上述技术方案的有益效果如下:本发明实施例提供的方法,通过提供待测岩样:通过获取待测岩样单轴抗压强度和极限应变可以根据单轴抗压强度以及极限应变对待测岩样施加应力,避免压力施加过大造成岩样损坏,对待测岩样分级加载预设应力,待测岩样在不同应力下发生形变,通过获取不同级别应力下待测岩样的应力、应变数值以及体积应变值,可以根据待测岩样的应力、应变数值以及体积应变值与待测岩样的单轴抗压强度峰值测定岩样热物性参数。本发明实施例提供的方法对于岩石热物性参数的测试是在加载条件下进行,测得的岩石热物性可以很好地体现其随应力变化的规律,进而准确指导资源开采设计。
附图说明
16.图1为本发明实施例提供的实时加载条件下岩石热物性参数测定方法流程示意图;图2为本发明实施例提供的测试系统示意图;图3为本发明实施例提供的测试系统立体示意图;图4为本发明实施例提供的测试系统加载节点示意图;图5为本发明实施例提供的测试系统加载节点立体示意图;图6为本发明实施例提供的待测岩样应力加载路径图;图7为本发明实施例提供的典型岩样应力-应变曲线;图8为本发明实施例提供的1#待测岩样不同热物性参数与应力的关系图;图9为本发明实施例提供的2#待测岩样各向异性热扩散系数与应力的关系图;图10为本发明实施例提供的2#待测岩样各向异性导热系数与应力的关系图。
17.附图标记:1-计算机;2-热常数分析仪;3-电液伺服岩石试验系统;4-待测岩样;5-热参数探头;6-夹具装置;7-数据采集柜;8-引伸计;9-承压平台。
具体实施方式
18.为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
19.深部资源开采是国家的重大需求,也是保障国家能源安全、社会经济繁荣发展的重要途径。在深部资源开采过程中,面临的主要问题就是高地应力和高温问题,如何针对深部高应力条件下岩体进行有效降温,以及综合利用深部干热岩热能,将是未来深部资源开采领域的重要科学问题。那么,不同应力条件下的岩石热物性测试研究就具有非常重要的意义。对于深部岩体在高应力条件下的导热、传热特性的研究,将为深部资源和地热能开采利用的优化设计提供参考依据。
20.岩石的热物性参数主要包含热扩散系数、导热系数和体积比热等,同时岩石也是典型的各向异性体,但通常在工程设计时又往往需要简化为同性材料考虑。因此,如何实时
测量岩石在不同应力条件下的热物性参数,对科学、准确指导资源开采设计将有重要指导作用。目前,对于岩石热物性参数的测试基本都是在无加载条件下进行,对于实时加载条件下的岩石热物性参数变化测试研究还尚未见到行之有效的方法。鉴于此,本发明实施例提供了一种实时加载条件下岩石热物性参数测定方法,旨在解决上述问题。
21.请参见图1,图1为本发明实施例提供的实时加载条件下岩石热物性参数测定方法流程示意图,该方法包括:s101、提供待测岩样。
22.s102、获取待测岩样单轴抗压强度和极限应变。
23.s103、根据待测岩样单轴抗压强度和极限应变对待测岩样分级加载预设应力,预设应力呈阶梯式增长,获取至少一次不同级别应力下待测岩样的压力、应力应变值以及体积应变值。
24.s104、根据不同级别应力下待测岩样的压力、应力应变值以及体积应变值与待测岩样的单轴抗压强度测得待测岩样热物性参数。
25.本发明实施例提供方法至少具有以下有益效果:本发明实施例提供的方法,通过准备待测岩样:通过获取待测岩样单轴抗压强度和极限应变可以根据单轴抗压强度以及极限应变对待测岩样施加应力,避免压力施加过大造成岩样损坏,对待测岩样分级加载预设应力,待测岩样在不同应力下发生形变,通过获取不同级别应力下待测岩样的应力、应变数值以及体积应变值,可以根据待测岩样的应力、应变数值以及体积应变值与待测岩样的单轴抗压强度峰值测定岩样热物性参数。本发明实施例提供的方法对于岩石热物性参数的测试是在加载条件下进行,测得的岩石热物性可以很好地体现其随应力变化的规律,进而准确指导资源开采设计。
26.以下将通过可选的实施例进一步解释和描述本发明实施例提供的方法。
27.s101、提供待测岩样。
28.在一种可选的实施例中,待测岩样包括第一待测岩样和第二待测岩样,本发明实施例提供的方法在测定前需要进行测定仪器的调试,由于本发明实施例需要在加载应力条件下进行,待测岩样在加载应力后会损坏,因此通过准备两类待测岩样,通过第一待测岩样进行测定仪器的调试,通过第二待测岩样进行应力测定。需要说明的是,第一待测岩样与第二待测岩样的大小、尺寸均相同,以保证测定结果的准确性。
29.在一种可选的实施例中,获取第一待测岩样单轴抗压强度和极限应变之后,方法还包括:获取不加载应力下第二待测岩样热物性参数。即通过获取不加载应力下第二待测岩样热物性参数对电液伺服岩石试验系统进行调试。
30.作为一种示例,测试时可以同时加工同样尺寸的第一待测岩样2个(一个被测样品,另一个包裹探头用),直径30mm
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54mm,示例的,两个岩样的直径可以为30mm、35mm、40mm、45mm、50mm、54mm等。高度20 mm
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30mm,示例的,两个岩样的高度可以为20mm、22mm、25mm、26mm、27mm、29mm、30mm等。作为一种示例,可以另外准备同组第二待测岩样3个(标准尺寸,直径50mm,高度100mm),以做后续测试应力水平分级用。
31.本发明实施例提供的待测岩样加工端面平整度不低于0.05mm,且越平整光滑越好。
32.s102、获取待测岩样单轴抗压强度和极限应变。
33.岩石在单轴压缩荷载作用下所能承受的最大压应力,称为单轴抗压强度。对于待测岩样来说,极限应变是指待测岩样在外力作用下发生破坏时出现的最大应力。
34.进一步的,本发明实施例可以通过单轴压缩试验测量第二待测岩样单轴抗压强度和极限应变,具体地,先将第二待测岩样(下接金属压头)水平居中放置在电液伺服岩石试验系统的承压平台上,将热参数探头水平置于夹具装置的托板上,调节夹具装置与第二待测岩样的相对位置,使待测岩样上表面与热参数探头正好水平接触;在待测岩样上表面抹上耦合剂,放置另一个相同的岩石试样及金属压头,保证两个岩样平稳水平放置,充分耦合,受力均匀,此时试样安装完成。连接热常数分析仪,并开启电液伺服岩石试验系统采集软件,选用各向同性或各项异性模块,调整测试参数:包括测试时间10-50s,示例的,测试时间可以为10s、15s、20s、30s、35s、40s、45s、50s等,测试次数可以为2次,功率范围可以为150 mw
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400mw,示例的,功率范围可以为150 mw 、180 mw 、200 mw 、250 mw 、300 mw 、350 mw 、400 mw 等,2次测试间隔等待时间可以为10min,具体测试时间和功率以实际为准,同时测量并记录其热物性参数,如果测得的数据与标准值相差较远,则需要进一步调试,直至达到要求结束调试。
35.需要说明的是,岩石在不同方向上表现出不同的强度值称为岩石的各项异性,岩石的各向异性分为两种:一种是由于微裂缝的存在以及在不同方向上的排列,分布不同而导致的,这种各向异性会随着岩石的应力变化而变化,可称为应力各向异性;另一种是由于岩石颗粒的定向排列引起的,这种岩石的各向异性不会随着岩石的应力变化而改变。本发明实施例提供的方法即可以用于对待测岩样各项异性物性参数的测定,也可用于对待测岩样各项同性物性参数的测定,可以在测定时通过电液伺服岩石试验系统上的选择按钮进行选择,本发明实施例对此不作限定。
36.作为一种示例,若考虑各向同性测试,需同时测量导热系数、热扩散系数和比热3个指标;此时可以选择块体类型i各向同性模块,从应力水平为0开始测量,每级应力水平测量2次,中间等待10min,以保证2次测量无余热干扰。结束后再进行下一级加载,然后再测量2次,依次往后重复。
37.作为另一种示例,若考虑各向异性测试,需提前获取样品体积比热;选择层积类型ii各向异性模块,并输入上述所测体积比热值,再从应力水平为0开始测量,每级应力水平测量2次,中间等待10min,以保证2次测量无余热干扰。结束后再进行下一级加载,然后再测量2次,依次往后重复前述过程。
38.需要说明的是,本发明实施例所采用的伺服岩石试验系统可以为mts815,热物性参数探头型号可以为5501或8563,热常数分析系统可以为hotdisk tps2500s。
39.本发明实施例具体测试时间和功率的选择标准为:以满足hotdisk热常数分析仪测试的4个条件为准,包括总体温升2-5k、总体比上特征时间在0.33-1之间、平均偏差10-4
之下、探测深度在输入的可探测深度范围内。
40.s103、根据待测岩样单轴抗压强度和极限应变对待测岩样分级加载预设应力,预设应力呈阶梯式增长,获取至少一次不同级别应力下待测岩样的压力、应力应变值以及体积应变值。
41.需要说明的是,本发明实施例提供的应力应变值是指轴向应力。
42.在一种可选的实施例中,根据待测岩样单轴抗压强度和极限应变对待测岩样分级
加载预设应力,包括:根据极限应变对待测岩样单轴抗压强度进行单元分割,根据分割后的单轴抗压强度确定每阶梯预设应力的压力值。
43.可以理解的是,当所加载的应力超过待测岩样极限应变时则会损坏电液伺服岩石试验系统仪器的探头,导致待测岩样无法使用,因此根据极限应变将待测岩样单轴抗压强度分割成不同的单元,根据分割后的单轴抗压强度确定每阶梯预设应力的压力值。如此,可以更清晰的观察在每个阶梯每个单元抗压强度下待测岩样的体积形变等,当其体积形变发生巨大变化可能损坏探头时即停止应力加载。进一步的,分割的单元可以是等间距分割也可以是不等间距分割,优选的,本发明实施例采用等间距分割。
44.作为一种示例,启动电液伺服岩石试验系统,根据提前测得的同组待测岩样单轴抗压强度61.2mpa,对待测岩样采取分级加载的方式,本实例取每级加载水平5mpa,即分别测量5 mpa、10 mpa、15 mpa、20 mpa、25 mpa、30 mpa、35 mpa、40 mpa、45 mpa、50mpa时的热参数值。
45.在一种可选的实施例中,根据待测岩样单轴抗压强度和极限应变对待测岩样分级加载预设应力,包括:根据待测岩样单轴抗压强度和极限应变间隔预设时间对待测岩样分级加载预设应力。
46.需要说明的是,在加载应力时待测岩样会产生余热,通过间隔预设时间对待测岩样分级加载预设应力以避免每次测量无余热干扰。示例的,间隔时间可以为10分钟。
47.在一种可选的实施例中,预设应力呈等间距阶梯式增长,每个阶梯之间预设压力加载的预设时间相同。
48.通过设置预设应力呈等间距阶梯式增长,可以更好的观察待测岩样在应力加载下的物性参数变化情况,有规律的测定待测岩样的物性参数。每个阶梯之间加载的预设时间相同,使得测定的物性参数可以更好的被利用,进而观察待测岩样在应力加载条件下的物性参数变化情况。
49.作为一种示例,预设应力可以为5 mpa、10 mpa、15 mpa、20 mpa、25 mpa、30 mpa、35 mpa、40 mpa、45 mpa、50mpa等,本发明实施例对间距设定不限于此。预设时间可以为10min。
50.s104、根据不同级别应力下待测岩样的压力、压力应变值以及体积应变值与待测岩样的单轴抗压强度测得待测岩样热物性参数。
51.在一种可选的实施例中,根据不同级别应力下待测岩样的压力、压力应变值以及体积应变值与待测岩样的单轴抗压强度峰值测得待测岩样热物性参数,包括:当待测岩样在本级别应力下体积应变值为0时,获取本级别应力下待测岩样的热物性参数。
52.可以理解的是,当待测岩样在本级别应力下体积应变值为0时,说明此时采取的应力加载控制方式已经无法满足测定需要,需要改变应力控制方式。
53.作为一种示例,启动岩石力学试验系统,根据s102中测得的待测岩样单轴抗压强度和极限应变,对其应力水平采用分级加载方式加载,示例的,可以取2-10mpa/级,采用手动控制模式加载,加载速率为200n/s;整个加载测试过程中,在待测岩样上安装引伸计,实
时采集待测监测岩样的应力、应变数值和应力-应力应变值变化曲线,并观测其体积应变值,当体积应变为0时,测量此时应力水平的待测岩样热物性参数,并切换加载控制方式至位移控制或应变控制,以保证待测岩样不会发生突然破坏而损坏测量探头。
54.在一种可选的实施例中,根据不同级别应力下待测岩样的压力、应力应变值以及体积应变值与待测岩样的单轴抗压强度峰值测得待测岩样热物性参数,包括:获取本级别应力下待测岩样的压力和应力应变值;比较本级别应力下待测岩样的压力与单轴抗压强度峰值强度,得到第一比较结果;比较本级别应力下待测岩样的压力应变值和预设应力应变值,得到第二比较结果;根据第一比较结果和/或第二比较结果确定是否对待测岩样继续施加应力。
55.在一种可选的实施例中,根据第一比较结果和/或第二比较结果确定是否对待测岩样继续施加应力,包括:当在本级别应力下待测岩样的压力达到单轴抗压强度峰值强度的85%-90%时,停止施加应力;和/或当在本级别应力下待测岩样的应力应变值大于预设应力应变值时,停止施加应力。
56.作为一种示例,当在本级别应力下待测岩样的压力达到单轴抗压强度峰值强度的85%-90%时,停止施加应力;和当在本级别应力下待测岩样的应力应变值大于预设应力应变值时,停止施加应力。
57.作为另一种示例,当在本级别应力下待测岩样的压力达到单轴抗压强度峰值强度的85%-90%时,停止施加应力;或当在本级别应力下待测岩样的应力应变值大于预设应力应变值时,停止施加应力。
58.在一种可选的实施例中,根据第一比较结果和/或第二比较结果确定是否对待测岩样继续施加应力,包括:当在本级别应力下待测岩样的压力未达到单轴抗压强度峰值强度的85%时,继续加载应力至下一个应力阶梯,并获取待测岩样的热物性参数;和/或当在本级别应力下待测岩样的压力应变值不大于预设压力应变值时,继续加载应力至下一个应力阶梯,并获取待测岩样的热物性参数。
59.作为一种示例,当在本级别应力下待测岩样的压力未达到单轴抗压强度峰值强度的85%时,继续加载应力至下一个应力阶梯,并获取待测岩样的热物性参数;和当在本级别应力下待测岩样的应力应变值不大于预设应力应变值时,继续加载应力至下一个应力阶梯,并获取待测岩样的热物性参数。
60.作为另一种示例,当在本级别应力下待测岩样的压力未达到单轴抗压强度峰值强度的85%时,继续加载应力至下一个应力阶梯,并获取待测岩样的热物性参数;或当在本级别应力下待测岩样的应力应变值不大于预设应力应变值时,继续加载应力至下一个应力阶梯,并获取待测岩样的热物性参数。
61.作为一种示例,启动岩石力学试验系统,根据s102中测得的待测岩样单轴抗压强度和极限应变,对其应力水平采用分级加载方式加载,当体积应变为0时,测量此时应力水平的待测岩样热物性参数,并切换加载控制方式至位移控制或应变控制,以保证待测岩样不会发生突然破坏而损坏测量探头。若此时应力水平已达待测岩样峰值强度的85%-90%,则停止试验;或当在本级别应力下待测岩样的应力应变值大于预设应力应变值5 mpa时,停止施加应力。若未达85%,则继续采用位移或应变控制方式加载至下一个应力水平,并测试其热物性参数,直至应力水平达85%以上,停止试验。切换岩石力学试验系统加载方式为载荷控制,卸除待测岩样应力水平至0,拆除测量探头,测定结束。
62.以下通过具体实施例进一步解释和描述本发明实施例提供的方法。
63.请参见图2-图5,图2为本发明实施例提供的测试系统示意图;图3为本发明实施例提供的测试系统立体示意图;图4为本发明实施例提供的测试系统加载节点示意图;图5为本发明实施例提供的测试系统加载节点立体示意图。
64.(1)先将待测岩样4(下接金属压头)平稳放置在电液伺服岩石试验系统3的承压平台9上,将热参数探头5水平置于夹具装置6的托板上,调节夹具装置6与待测岩样4的相对位置,使待测岩样4上表面与热参数探头5正好水平接触;再在待测岩样4上表面抹上耦合剂,放置另一个相同的岩石试样及金属压头,保证两个岩样平稳水平放置,充分耦合,受力均匀;进一步地,连接热参数探头5与热常数分析仪2。
65.(2)打开热常数分析仪2(其型号可以为hot disk tps2500s)采集软件,先选择块体类型i各向同性模块(1#岩样)和层积类型ii各向异性模块(2#岩样),选择不同测试时间和功率,根据最优测试参数判断标准,采用测试时间40s,功率200mw,探测深度15mm,进行0应力水平(无加载)下的参数测试,并分析计算其体积比热,热扩散系数和导热系数。启动电液伺服岩石试验系统3(其型号可以为mts815),根据提前测得的同组岩样单轴强度61.2mpa,对待测岩样4采取分级加载的方式,本实例取每级加载水平5mpa,即分别测量5、10、15、20、25、30、35、40、45、50mpa时的热参数值。
66.(3)如图6所示,横坐标为应力加载时间,纵坐标为应力加载量,开始正式加载前,调整热常数分析仪2采集参数为时间40s,功率200mw,测试2次,等待时间10min,随即准备加载测试。当电液伺服岩石试验系统3加载应力每到一级5mpa时,按照前述参数进行热物性参数测试(测试时间40s,等待10min后进行第2次测量,测试时间40s);两次测量并采集数据后,再继续下一级应力水平加载,然后进行新一轮热参数测试,如此循环逐级加载并测试;试验中每个应力水平持续时间约为12min。
67.(4)试验过程中通过安装的引伸计8,连接计算机1,实时监测待测岩样4的应力-应变曲线。对于1#岩样,当应力水平达到44mpa时,其体积应变为0,故此时切换控制方式为位移控制,同时不再采集45mpa水平时的热物性参数,继续加载至50mpa时,如图7所示,发现待测岩样4应力-应变曲线并未出现明显屈服点,故再次测量50mpa时待测岩样4的热物性参数。随后通过比对其强度应力比,发现若测55mpa已超过85%强度,故停止试验,卸除待测岩样4荷载并取出探头,结束整个实验测试。
68.(5)1#待测岩样4在各向同性模块下进行测试,对于两次热物性参数试验测得的待测岩样4热扩散系数、导热系数、和比热结果取平均值,获得不同应力条件下待测岩样4热物性参数表,如表1所示。
69.表11#待测岩样不同应力下各向同性模块热物性参数测试结果(6)如图8所示,图8为1#待测岩样不同热物性参数与应力的关系图,根据试验结果可知应力条件对热物性参数有明显影响,但不同参数的规律不同;总体而言,导热系数和比热均随应力水平增大而增大,热扩散系数随其增大而减小。通过最小二乘法拟合岩样导热系数和比热随应力变化的线性关系函数。
70.(7)对于2#待测岩样,采用各向异性模块测试,其测试参数与1#待测岩样相同,其密度ρ=2.016g/cm
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,提前测得其体积比热为1.005j/g

k,即2.026mj/m
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k。应力水平分级与1#待测岩样相同,但试验过程中测到35mpa应力水平时,发现其应力-应变曲线出现明显的屈服拐点,故立即停止试验加载,并卸除载荷,结束实验测试。对于两次热物性参数试验测得的待测岩样轴向和径向热扩散系数、导热系数结果取平均值,获得不同应力条件下待测岩样热物性参数表,如表2所示。
71.表22#待测岩样不同应力下各向异性模块热物性参数测试结果
如图9-10所示,图9为2#待测岩样各向异性热扩散系数与应力的关系图,图10为2#待测岩样各向异性导热系数与应力的关系图,如2#待测岩样若视为各向异性,根据试验结果可知,岩石的导热系数和热扩散系数均与应力水平和方向有显著关系,轴向上随应力水平增大而增大,而径向随应力水平增大而减小。实验结果验证了岩石的各向异性。通过最小二乘法拟合双系数随应力变化的线性关系函数。
72.结合以上实例,本发明提供的方法,可准确测得各种岩石在不同应力条件下的热物理性质参数,并有效获得了岩石热物性参数随应力水平的变化规律。本方法操作简便、设备均为通用设备,适用范围广、测量精度高、测试周期短、结果准确。
73.另一方面,本发明实施例还提供了一种实时加载条件下岩石热物性参数测定系统,该系统包括可读存储介质,可读存储介质上存储计算机程序,计算机程序用于执行上述任一的方法。
74.以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明所述原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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