岩石THMC多因素耦合试验系统研制与应用
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摘要
为研究复杂环境下(高应力、高水压、高温、水化学等)岩石渗透特性演化规律,研制了渗流-温度-应力-化学(THMC)多因素耦合作用下岩石渗透特性试验系统。该系统在应力加载系统、渗透压控制系统的基础上扩充了控温系统和化学溶液自配系统,轴向荷载最大可加到1 500 kN,可进行高应力(30 MPa)、高水压(30 MPa)、高温(150℃)和低温(-20℃)、化学(酸性或碱性环境)等条件下岩石试件的渗透特性测试研究,并可进行岩石变形和渗透、应力耦合的全过程试验研究,是在原有岩石应力-渗流耦合试验设备基础上进一步增加了可直接加载的温度场和与渗流场结合的化学环境对岩石渗流特性的影响而发展的一套全新设备。利用该系统进行了多场耦合条件下岩石的渗透特性试验研究,验证了该试验系统的可靠性,对研究在多物理场耦合作用下岩石介质渗流特性提供了重要研究手段。
To better study the permeability of rock under complex conditions(high stress, high water pressure, high temperature, and hydrochemical action), we researched and developed a test system coupling thermal, hydrological, mechanical and chemical(THMC) processes. By directly applying temperature field, seepage field, as well as chemical environment, the test system is a brand new system based on the existing stress-seepage coupling test system. On the basis of stress loading system and osmotic pressure control system, we added temperature control system and self-mixing chemical solution system. The maximum axial load of the test system could reach 1 500 kN. By this system, we could perform permeability tests of fractured rock in coupled conditions: high stress(30 MPa), high water pressure(30 MPa), high temperature(150 ℃) or low temperature(-20 ℃), and chemical action(in strong acid or strong alkaline environment). Moreover, we could also perform test coupling rock deformation, rock permeability and stress processes. We applied the proposed system to many coupled permeability tests and verified its reliability.
To better study the permeability of rock under complex conditions(high stress, high water pressure, high temperature, and hydrochemical action), we researched and developed a test system coupling thermal, hydrological, mechanical and chemical(THMC) processes. By directly applying temperature field, seepage field, as well as chemical environment, the test system is a brand new system based on the existing stress-seepage coupling test system. On the basis of stress loading system and osmotic pressure control system, we added temperature control system and self-mixing chemical solution system. The maximum axial load of the test system could reach 1 500 kN. By this system, we could perform permeability tests of fractured rock in coupled conditions: high stress(30 MPa), high water pressure(30 MPa), high temperature(150 ℃) or low temperature(-20 ℃), and chemical action(in strong acid or strong alkaline environment). Moreover, we could also perform test coupling rock deformation, rock permeability and stress processes. We applied the proposed system to many coupled permeability tests and verified its reliability.
引文
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