[实用新型]一种基于中子射线研究立方体岩芯渗吸特性的试验装置

说明书

本实用新型提出了一种基于中子射线研究立方体岩芯渗吸特性的试验装置，其中，夹板分别置于立方体岩芯的左右两侧，挡板分别置于立方体岩芯的前后两侧，盖板置于夹板和挡板的顶部。固定螺栓贯穿于夹板、挡板和盖板中的螺纹孔，并与六角螺母进行预紧处理，使夹板、挡板和盖板将立方体岩芯紧密贴合，达到固定立方体岩芯的目的。然后在夹板、挡板、盖板和立方体岩芯上表面围成的储液腔内的隙缝处采用硅酮胶粘合，再通过注液管向储液腔内注入水等富氢流体，便可利用中子射线照射立方体岩芯，实时定量化研究富氢流体在非饱和多孔介质岩芯试件的下渗和自吸过程中，饱和度随时间的空间演化特征。

技术领域

本实用新型涉及中子射线与多孔介质非饱和渗流相结合的领域，尤其涉及一种基于中子射线研究立方体岩芯渗吸特性的试验装置。

背景技术

煤炭、石油、天然气等重要资源都储存在岩层中，所以对岩层以及岩石性质的研究从来都是国内外学者研究的热点方向。岩石，作为一种多孔介质，其中的孔隙、裂隙为地下水、石油等提供了赋存和流动的空间。而不论是在自然界还是在工程现场，岩石在很多情况下处于非饱和状态。相比于饱和渗流问题，岩石中的非饱和渗流问题并没有得到足够的关注。但在采矿工程领域，该问题与注水开发煤层气、溶浸采矿、废弃矿山治理与利用、矿井地下水库坝体稳定性与耐久性、富水岩层开掘巷道的围岩稳定性以及西部生态脆弱区煤炭开发过程中的水资源保护等问题息息相关。因此，研究岩石的非饱和渗流特性具有重要的意义。由于中子不带电，能轻易的穿透电子层。中子能够穿透重元素物质，对大部分重元素，如铁、铅、铀等，中子衰减系数小；对某些轻元素如水中的氢等，中子衰减系数反而特别大。基于该特点，中子射线照相技术作为一种先进的无损检测技术，对于研究非饱和多孔介质中水等富氢流体的非饱和渗流问题具有很大的优势。但是，由于中子束流的短缺，相关方面的研究很少。而且已有研究多采用圆柱岩芯进行研究，由于中子射线穿过岩芯的厚度从岩芯边缘到岩芯中心各不相同，为试验造成了很大的影响。因此，有必要提出一种基于中子射线研究立方体岩芯渗吸特性的试验装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种基于中子射线研究立方体岩芯渗吸特性的试验装置，其中夹板分别置于立方体岩芯的左右两侧，且与立方体岩芯左右两侧紧密贴合。挡板分别置于立方体岩芯的前后两侧，且与立方体岩芯前后两侧紧密贴合。盖板置于夹板和挡板的顶部，且与夹板和挡板顶面紧密贴合。固定螺栓贯穿于夹板、挡板和盖板中的螺纹孔，并与六角螺母进行预紧处理，达到固定立方体岩芯的目的。然后通过注液管在夹板、挡板、盖板和立方体岩芯所围成的储液腔内注入水等富氢流体，再利用中子射线照射立方体岩芯，并通过探测器和电荷耦合器件(CCD)相机对水等富氢流体沿多孔介质下渗过程进行实时中子成像及其他数据记录，通过后期图像处理，实时定量化研究水等富氢流体在非饱和多孔介质岩芯试件的下渗和自吸过程中，饱和度随时间的空间演化特征。为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种基于中子射线研究立方体岩芯渗吸特性的试验装置，包括：

夹板、挡板、盖板、注液管、密封垫、固定螺栓、六角螺母与储液腔，所述夹板分别置于立方体岩芯的左右两侧；所述挡板分别置于立方体岩芯的前后两侧；所述盖板置于所述夹板和所述挡板的顶部；所述固定螺栓贯穿于所述夹板和所述挡板中的螺纹孔；所述六角螺母安设于所述固定螺栓尾部。

优选地，所述夹板为铝合金材质，所述夹板设置六个贯穿螺纹孔，螺纹孔宽度大于所述固定螺栓直径，所述夹板与立方体岩芯贴合面的宽度与立方体岩芯的宽度相同。

优选地，所述挡板为铝合金材质，所述挡板左右两边分别设置六个圆形螺纹孔，与所述夹板螺纹孔相互对应。

优选地，所述盖板为铝合金材质，顶部设有所述注液管，所述盖板前后两侧分别设置两个螺纹孔，与所述夹板和所述挡板最上一排螺纹孔相互对应，所述盖板下表面粘贴一层所述密封垫。