[发明专利]煤岩体I型在超临界二氧化碳作用下的断裂参数测定方法

权利要求书

1.煤岩体I型在超临界二氧化碳作用下的断裂参数测定方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）从煤岩体试件底部向内预置裂缝；

2）将三轴压力釜置于外部加载平台上；所述的三轴压力釜底部设置有定位底座；轴向加载装置设置在三轴压力釜顶部用于向试件加载轴向力；所述定位底座表面沿中轴线对称设置有支撑柱；所述试件设置在两支撑柱上；轴向加载装置、支撑柱与试件为点接触或线接触；轴向加载装置与试件接触的加载点，以及两个支撑柱形成三点弯曲加载框架；

所述三轴压力釜的腔体通过输入管线与二氧化碳液化装置相连接；所述输入管线设置有轴流泵、第一加热装置和压力传感器；所述三轴压力釜连接有第二加热装置，所述第二加热装置连接有温度传感器；

所述压力传感器、温度传感器和裂缝位移监测装置与数据采集系统相连接；

3）将试件设置在两个支撑柱上；试件的轴线、轴向加载装置的加载中线以及定位底座的中轴线位于同一竖直平面；将裂缝位移监测装置放置于裂缝内，用于测定试件预置裂缝尖端张开位移；

4）根据预设的压力，通过轴流泵向三轴压力釜的腔体内注入二氧化碳流体；检测输入管线二氧化碳流体的压力；同时对输入管线和三轴压力釜加热；使得二氧化碳流体在三轴压力釜体内达到其超临界状态，通过设定不同的排出压力，以及设定不同加热温度，实现模拟超临界二氧化碳对煤岩体I型半圆盘试件浸润环境；

5）通过轴向加载装置对试件施加轴向荷载，进行三点弯曲试验，试验过程中通过裂缝位移监测装置测定试件预置裂纹尖端处张开位移及开口处张开位移变化。

2.根据权利要求1所述的煤岩体I型在超临界二氧化碳作用下的断裂参数测定方法，其特征在于，所述试件为I型半圆块状煤岩试件。

3.根据权利要求2所述的煤岩体I型在超临界二氧化碳作用下的断裂参数测定方法，其特征在于，两个支撑柱之间的距离为试件底部直径的0.8倍。

4.根据权利要求2所述的煤岩体I型在超临界二氧化碳作用下的断裂参数测定方法，其特征在于，试件的裂缝深度与试件半径比值为2:5。

5.根据权利要求2所述的煤岩体I型在超临界二氧化碳作用下的断裂参数测定方法，其特征在于，轴向加载装置的加载速度＜0.02mm/min。

6.根据权利要求2所述的煤岩体I型在超临界二氧化碳作用下的断裂参数测定方法，其特征在于，轴向加载装置包括伺服加载系统和轴向加载杆，所述轴向加载杆的底部设置有加载柱，所述加载柱和支撑柱均为圆柱体结构；所述支撑柱连接有距离调节装置，用于调节两支撑柱之间的间距。

7.根据权利要求6所述的煤岩体I型在超临界二氧化碳作用下的断裂参数测定方法，其特征在于，所述三轴压力釜包括上盖和底座，所述上盖和底座密封可拆卸连接；所述轴向加载杆与上盖滑动密封连接；所述轴向加载杆连接有位移引伸计，用于测定试件的轴向变形。

8.根据权利要求1所述的煤岩体I型在超临界二氧化碳作用下的断裂参数测定方法，其特征在于，所述三轴压力釜的腔体通过输出管线与二氧化碳回收装置相连接；所述输出管线连接有压力传感器；试验完成后将三轴压力釜腔体内二氧化碳流体排入至二氧化碳回收装置内。

9.根据权利要求1所述的煤岩体I型在超临界二氧化碳作用下的断裂参数测定方法，其特征在于，所述裂缝位移监测装置包括相连接的光纤光栅和夹式引伸计；夹式引伸计通过设置在定位底座内的数据线接头与数据采集系统相连接。

10.根据权利要求1所述的煤岩体I型在超临界二氧化碳作用下的断裂参数测定方法，其特征在于，所述三轴压力釜内壁对称设置有试件定位装置，用于将试件固定在支撑柱上方；所述试件定位装置包括定位杆、定位螺母和定位滚轮，所述定位杆与三轴压力釜内壁相连接，所述定位螺母设置在定位杆上用于调节定位杆长度，定位杆端部设置所述的定位滚轮，通过相对的两个定位滚轮将试件定位。