巖石物性測試檢測項目全解析
一、物理性質檢測項目
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- 密度測試:通過水置換法或氣體置換法測定巖石的顆粒密度(骨架密度)和體積密度(含孔隙)。
- 孔隙率:分為總孔隙率(壓汞法)和有效孔隙率(流體飽和法),反映巖石內部空隙占比,直接影響滲透性和儲油能力。
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- 飽和吸水率:巖石在真空飽和狀態下的最大吸水能力,用于評估耐凍融性。
- 天然含水率:自然狀態下巖石的含水量,與工程穩定性密切相關。
二、力學性質檢測項目
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- 單軸抗壓強度(UCS):通過壓力機加載至巖石破裂,評估無側限條件下的承載能力。
- 三軸抗壓強度:模擬地層圍壓條件,測定巖石在復雜應力狀態下的強度特性。
- 抗拉強度:采用巴西劈裂試驗間接測定巖石抗拉極限。
- 抗剪強度:通過直剪試驗或傾斜壓剪試驗獲取內聚力(C)和內摩擦角(φ),用于邊坡穩定性分析。
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- 彈性模量(E)與泊松比(ν):通過應力-應變曲線計算巖石的彈性響應,動態參數可通過超聲波法測定。
三、動力學與聲學性質測試
- 動態力學參數
- 超聲波波速(P波/S波):利用發射器測量縱波和橫波傳播速度,推算動彈性模量和動泊松比。
- 衰減系數:分析波傳播中的能量損耗,反映巖石內部裂隙發育程度。
四、熱學性質測試
- 導熱系數:采用熱板法或熱線法測定巖石傳熱效率,影響地熱開發與地下工程熱環境評估。
- 熱膨脹系數:通過熱膨脹儀測量溫度變化引起的體積變化,評估溫度應力對巖石穩定性的影響。
五、滲透性與流體作用測試
- 滲透系數(K):基于達西定律,通過氣體滲透儀(低滲巖石)或液體滲透儀(高滲巖石)測定流體通過能力。
- 毛細管壓力曲線:壓汞法分析孔隙結構對滲流的控制作用,應用于油氣儲層評價。
六、微觀結構分析
- 掃描電鏡(SEM):觀察巖石微觀裂隙、礦物晶體形態及膠結特征。
- X射線衍射(XRD):定量分析礦物組成,確定黏土礦物含量對工程性質的影響。
- CT掃描:三維重構巖石內部孔隙結構,輔助數字巖心建模。
七、應用場景與檢測選擇
- 油氣勘探:側重孔隙率、滲透率及裂縫發育程度。
- 礦山工程:需優先測試抗壓強度、彈性模量和泊松比。
- 地質災害防治:重視抗剪強度、吸水率及凍融循環后的強度衰減。
- 核廢料處置:需綜合導熱性、滲透性及長期蠕變特性。
結語
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