[发明专利]一种岩石试样裂缝曲面用测定装置及测定方法

说明书

本发明公开了一种岩石试样裂缝曲面用测定装置及测定方法，装置包括多根检测针、检测定位板、检测指示板和试样槽；试样槽用于裂缝曲面朝上固定被测试样；检测定位板固定连接在试样槽上方，检测定位板上呈矩阵地分布有检测针插孔；检测针的针杆主体上形成有刻度；检测针能够呈针尖朝下地由检测针插孔穿过检测定位板，且尾端露出检测定位板；检测指示板位于检测定位板与被测试样之间；检测指示板上呈矩阵地分布有供检测针穿过的检测定位孔；该检测定位孔与检测针插孔一一对应地与对应的检测针插孔同轴线。测定方法基于测定装置实施并通过对点集数据处理后建立裂隙曲面模型。本发明的有益效果是，装置结构简单，造价低廉。检测方法操作简单。

技术领域

本发明属于非常规油气开采模拟技术，具体是一种岩石试样裂缝曲面用测定装置及测定方法。

背景技术

在岩土工程领域中，由研究深度的不同，从地面上的岩土工程(如滑坡、泥石流、水利水坝工程等)到深部岩土工程(如水压致裂、CO2相变致裂等)都离不开对岩体中裂隙的形成、扩展的研究。大量的工程实践和实验图片表明，就破裂后单一裂缝上的两个裂缝面而言，岩石的裂缝面是凹凸不平的，裂缝面上的裂缝线不是直线型的，裂缝面也不是标准的平面。

目前，岩石裂缝面研究，多采用三维激光形貌仪等进行测定、分析、重构、和建模等进行研究，由于造价高昂，不利于大量运用于岩石试样裂缝曲面研究的实验之中。为此，需要一种结构简单，造价低，操作方便的岩石试样裂缝曲面用测定装置，以便于大量应用和推广。

本发明提出的一种岩石试样裂缝曲面用测定装置及测定方法能够用于裂缝曲面的点数据初步测定，该测定的裂缝曲面上的点坐标数据属于粗化的点坐标数据。由于当前裂缝重构技术和裂缝扩展计算收敛性等仍存在大量问题尚未解决，即使采用先进的激光形貌仪等进行测定，也需要进行粗化才能实现模拟计算。因而该方法测定的点坐标数据基本满足当前研究所需，易于构建裂缝曲面模型，从而建立数值模拟模型以方便裂缝扩展计算和数值模拟研究。

发明内容

本发明的第一目的就是针对现有技术中岩石裂缝面研究设备造价昂贵，不利于大量运用于的不足，提供一种岩石试样裂缝曲面用测定装置，以简化结构，降低造价，便于操作，从而有利于拓宽裂缝的起裂、扩展等机理的研究广度和研究深度，对平面弯曲裂纹和三维空间上岩石试样裂缝曲面用研究和对岩土工程领域中裂缝破裂、扩展等机理的研究具有重要的理论价值和实践意义。本发明的第二目的是提供一种基于前述测定装置而实施的测定方法，以通过该方法获得裂隙曲面参数，为进一步研究创造有利条件。

为实现第一目的，本发明采用如下技术方案。

一种岩石试样裂缝曲面用测定装置，包括多根检测针、检测定位板、检测指示板和试样槽；所述试样槽用于将被测试样的裂缝曲面朝上的方式装夹固定被测试样；所述检测定位板固定连接在试样槽上方并距被测试样的裂缝曲面设定距离，检测定位板上呈矩阵地分布有检测针插孔；所述检测针的针杆主体上形成有刻度；检测针能够呈针尖朝下地由检测针插孔穿过所述检测定位板，且尾端露出检测定位板；所述检测指示板位于检测定位板与被测试样之间；检测指示板上呈矩阵地分布有供所述检测针穿过的检测定位孔；该检测定位孔与所述检测针插孔一一对应，并与对应的检测针插孔同轴线。

采用前述技术方案的本发明装置，被测试样通过试样槽装设固定，其裂缝曲面朝上，通过检测定位板上的呈矩阵地分布有检测针插孔插入检测针和检测指示板形成对曲面的点阵式检测，比较检测针与检测指示板位置关系，获得每个监测点的读数。为通过各个点的检测读数比较确定各点之间的相对高度，进而通过平滑性处理获得裂隙曲面数学模型获得基础数据。其结构简单、造价低廉，可操作性强。有利于拓宽裂缝的起裂、扩展等机理的研究广度和研究深度，对平面弯曲裂纹和三维空间上岩石试样裂缝曲面用研究和对岩土工程领域中裂缝破裂、扩展等机理的研究具有重要的理论价值和实践意义。其中，检测定位孔和检测针插孔形成对检测针穿设方向的限定，并可有效防止检测针倾斜。检测针的主体杆部最好采用等径光杆结构，以消除台阶轴结构对周向移动范围的影响，从而能够检测较大变化范围的裂隙曲面。