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专利号: 2017103417814
申请人: 长江大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种岩石各向异性测量夹持器,包括设置在底座(1)上的导轨(2),所述导轨(2)的两端分别设置有滑块(3),所述一端的滑块(3)上设置有推进部(4),另一端滑块(3)上设置有固定部(5),其特征在于:所述推进部(4)包括设置在一端滑块(3)上表面的第一支撑块(4.1)及依次穿过第一支撑块(4.1),并连接的手轮(4.2)、行程调节机构(4.3)、角度调节机构(4.4)和第一固定夹(4.5),所述固定部(5)包括设置在另一端滑块(3)上表面的第二支撑块(5.1),及位于第二支撑块(5.1)两侧的固定机构(5.2)和第二固定夹(5.3),所述固定机构(5.2)和第二固定夹(5.3)穿过第二支撑块(5.1)相连,所述第一固定夹(4.5)和第二固定夹(5.3)的开口相对,并且同轴设置,在第一固定夹(4.5)和第二固定夹(5.3)中设有声波激发探头和声波接收探头,声波激发探头与声波信号输出设备连接,声波接收探头与声波接收设备连接,所述固定部(5)远离第二固定夹(5.3)的一端连接有压力表(6),所述角度调节机构(4.4)的外圆周上还设有角度刻度线(7)和角度指针(8)。

2.根据权利要求1所述的一种岩石各向异性测量夹持器,其特征在于:所述行程调节机构(4.3)由外向内同轴设置有第一筒体(4.3.1)、柱形伸缩塞(4.3.2)及丝杆(4.3.3),所述丝杆(4.3.3)的一端与手轮(4.2)连接,丝杆(4.3.3)的另一端与角度调节机构(4.4)连接,所述丝杆(4.3.3)与手轮(4.2)连接的一侧外圆周套有轴承(4.3.4)。

3.根据权利要求2所述的一种岩石各向异性测量夹持器,其特征在于:所述角度调节机构(4.4)由外向内同轴设置有刻度盘(4.4.1)和连接轴(4.4.2),所述角度刻度线(7)和角度指针(8)设在刻度盘(4.4.1)的外圆周上,所述连接轴(4.4.2)的一端与丝杆(4.3.3)连接,所述连接轴(4.4.2)的另一端与第一固定夹(4.5)连接,所述连接轴(4.4.2)靠近丝杆(4.3.3)的一端设有定位销(4.4.3)。

4.根据权利要求1所述的一种岩石各向异性测量夹持器,其特征在于:所述固定机构(5.2)由同轴设置在第二筒体(5.2.1)内部两端的活塞(5.2.2)和堵头(5.2.3)组成,所述活塞(5.2.2)和堵头(5.2.3)的外壁与第二筒体(5.2.1)的内壁紧密配合形成一个密闭空间(5.2.4),所述活塞(5.2.2)与第二固定夹(5.3)连接,所述堵头(5.2.3)与压力表(6)连接。

5.根据权利要求1所述的一种岩石各向异性测量夹持器,其特征在于:所述导轨(2)上设置有多个用于连接底座(1)的固定孔(2.1),所述滑块(3)上设有锁紧装置(3.1)。

6.根据权利要求1所述的一种岩石各向异性测量夹持器,其特征在于:所述第一固定夹(4.5)和第二固定夹(5.3)上分别设置有多个用于夹持岩样的固定销(9)。

7.根据权利要求1所述的一种岩石各向异性测量夹持器,其特征在于:所述底座(1)的一侧长边上还设置有位移刻度线(1.1)。

8.一种应用权利要求1~7任意项所述的一种岩石各向异性测量夹持器的测量方法,其特征在于:该方法包括如下步骤:

1)制作加工岩样

将岩石制作加工成规则的长方体或者圆柱体结构的岩样;

2)洗盐及烘干岩样

将步骤1)制作加工后的岩样进行编号,将一定数目的岩样放入洗盐池中浸泡,直到岩样表面没有气泡以及暗色斑点为止,取出岩样采用恒温烘干法在一定温度时间下进行烘干直到岩样恒重为止,并记录岩样的长度L;

3)饱和岩样

将步骤2)烘干后的岩样抽真空后放入具有一定矿化度的盐水进行饱和,直至岩样恒重为止,并记录岩样的平均尺寸和饱和水重量,计算岩样各个面的平均面积和对应垂直长度以及岩样孔隙度;

4)固定岩样

将步骤3)的岩样放在第一固定夹(4.5)和第二固定夹(5.3)中间,移动滑块(3)使岩样与第一固定夹(4.5)和第二固定夹(5.3)接触,将岩样的一端放在固定部(5)的第二固定夹(5.3)中,用固定销(7)进行固定,岩样的另一端放在推进部(4)的第一固定夹(4.5)中,用固定销(7)进行固定,然后旋转手轮(4.2),直至到夹持器与岩样紧密接触;

5)角度记录及声波速度的测量

待步骤4)岩样的固定后,记录角度指针(4.4.2)所指的角度刻度线(4.4.1)的位置,即为角度θ1,同时进行第一次声波检测,通过声波接收探头将信号传送给声波接收设备,测量出在角度θ1下的声波首波幅度A1,到达时间记为t1,旋转手柄使岩样松开,将岩样沿水平轴旋转一定角度,再旋紧手柄固定岩样,记录角度指针(4.4.2)所指的角度刻度线(4.4.1)的位置,即为角度θ2,则岩样旋转的角度为θ=|θ1‑θ2|,同时进行第二次声波检测,测量出在角度θ2的声波首波幅度A2,到达时间记为t2;

6)岩样声波各向异性系数的计算

根据步骤5)的测量结果计算岩样的声波特征各向异性系数,声波特征信号包括声波幅度和声波到达时间两种特征,由上述步骤5)测得的数据可得出:声波幅度各向异性系数为:

声波到达时间各向异性系数为:

步骤6)的公式中θ1、θ2为角度,t1、t2为声波到达时间,A1、A2为声波幅度,L为待测岩样的长度。

9.根据权利要求8所述的一种岩石各向异性测量夹持器的使用方法,其特征在于:所述步骤1)中岩石的两个待测截面做磨平抛光处理。

10.根据权利要求8所述的一种岩石各向异性测量夹持器的使用方法,其特征在于:所述步骤2)中岩样烘干的温度为80~90℃,烘干的时间为20~48h。