1.一种超临界CO2相变脉冲下岩体冲击致裂损伤测试方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)在岩体(2)中施作致裂孔(1)和若干声波测试孔(8);其中,所述声波测试孔(8)布置在波动振动区内;所述声波测试孔(8)的孔深大于致裂孔(1)的孔深;
2)在岩体(2)表面安装若干振动监测设备(4);在每个声波测试孔(8)中布置声波仪探头(10);其中,所述振动监测设备(4)布置在裂隙区和波动振动区内;所述振动监测设备(4)与动态信号采集分析系统(6)相连;所述声波仪探头(10)与声波仪(11)相连;沿声波测试孔(8)轴向间隔设置有若干声波测点(9);所述动态信号采集分析系统(6)和声波仪(11)均与计算机(7)相连;
3)进行声波试验,得到各声波测点处的基岩致裂前声波波速值;
4)将声波测孔(8)的孔底超深部分填塞至与致裂孔(1)设计标高相同;
5)将液态CO2致裂管推送至致裂孔(1)内,并对致裂孔(1)的孔口注浆封孔;
6)实施相变膨胀致裂,振动监测设备(4)捕捉致裂过程中各振动监测设备(4)安装位置的振动时程曲线;
7)相变致裂后,清渣处理并清除声波测试孔(8)孔底填塞物;
8)进行相变致裂后声波试验,得到相变致裂后各测点相应的岩石声波波速值;
9)建立岩石相变致裂损伤计算模型。
2.根据权利要求1所述的一种超临界CO2相变脉冲下岩体冲击致裂损伤测试方法,其特征在于:所述振动监测设备(4)采用速度/加速度传感器;所述致裂孔(1)的半径为r;在致裂孔(1)的两侧分别布置第一测点组和第二测点组;所述第一测点组沿致裂孔(1)径向上距离致裂孔(1)5r、10r、20r、40r、……、Nr的位置处布置,并分别编号;所述第一测点组利用速度/加速度传感器采集冲击振动速度/加速度;所述第二测点组布置在致裂孔(1)与临空面之间,并分别编号;所述第二测点组用于监测最小抵抗线范围内的岩石介质冲击波,分析冲击波反射引起的振动方法效应。
3.根据权利要求1所述的一种超临界CO2相变脉冲下岩体冲击致裂损伤测试方法,其特征在于:所述致裂孔(1)的孔深为h;所述声波测试孔(8)的孔深超深1.5~3.0m。
4.根据权利要求1所述的一种超临界CO2相变脉冲下岩体冲击致裂损伤测试方法,其特征在于:声波仪采用RSM–SY5型声波仪;采用孔内一发双收探头,声波试验为单孔法。
5.根据权利要求1所述的一种超临界CO2相变脉冲下岩体冲击致裂损伤测试方法,其特征在于,步骤9)基体包括以下步骤:
9.1)基于步骤6)中振动监测设备(4)采集数据,分析不同腔体压力特征和爆心距下岩石的能量表征值;得出超临界CO2相变膨胀作用下岩石介质冲击波的衰减规律;其中,压力特征包括大小、时程和频率;能量表征值包括振动幅值、频率和持时;
9.2)根据岩体损伤范围测试,建立不同致裂距离R处冲击峰值压力与岩石损伤程度的关系;
9.3)以步骤9.2)所得压力与岩石损伤程度关系以及致裂后10%的波速下降率作为判定岩体损伤范围的依据,建立岩石相变致裂损伤计算模型。
6.根据权利要求1所述的一种超临界CO2相变脉冲下岩体冲击致裂损伤测试方法,其特征在于:振动监测设备(4)与动态信号采集分析系统(6)之间还连接有信号放大器(5)。
7.根据权利要求1所述的一种超临界CO2相变脉冲下岩体冲击致裂损伤测试方法,其特征在于:在同一个声波测试孔(8)内,相邻连个声波测点(9)之间的间距为10~20cm。