流固耦合中隔水層相似模擬材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明一種流固耦合中隔水層相似模擬材料及其制備方法屬于水文地質(zhì)學(xué)與采礦學(xué)相結(jié)合的【技術(shù)領(lǐng)域】。該流固耦合中隔水層相似模擬材料包括如下組分：中粗砂、石膏、碳酸鈣、石蠟和凡士林；石賠的質(zhì)量摻量大于中粗砂、石膏、碳酸I丐質(zhì)量之和的8%，小于15%。本發(fā)明還保護(hù)制備上述流固耦合中隔水層相似模擬材料的方法。本發(fā)明的流固耦合中隔水層相似模擬材料具有抗水性能好、保持力學(xué)性能和為相似模擬提供有益參考等特點。
【專利說明】流固耦合中隔水層相似模擬材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及水文地質(zhì)學(xué)與采礦學(xué)相結(jié)合的【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種流固耦合中隔 水層相似模擬材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 流固耦合問題的相似模擬一直是研究的難點，主要是充當(dāng)隔水層的材料抗水性研 究，因此開展不同配比方案材料的抗水性研究是流固耦合模擬實驗的基礎(chǔ)。為增強(qiáng)實驗材 料抗水性，目前主要選擇的添加劑有硅油、凡士林、石蠟，文獻(xiàn)中可供參考的材料配方較少， 而且沒有考慮同時選用石蠟和凡士林來改善材料抗水性的成果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種抗水性能良好的流固耦合中隔 水層相似模擬材料及其制備方法。
[0004] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0005] -種流固耦合中隔水層相似模擬材料，包括如下組分：中粗砂、石膏、碳酸鈣、石蠟 和凡士林；石錯的質(zhì)量摻量大于中粗砂、石膏、碳酸I丐質(zhì)量之和的8%,小于15%。
[0006] 所述的凡士林的質(zhì)量摻量大于中粗砂、石膏、碳酸I丐質(zhì)量之和的8%,小于15%。
[0007] 本發(fā)明還包括制備上述流固耦合中隔水層相似模擬材料的方法，包括以下步驟： 將中粗砂、石膏、碳酸鈣按一定質(zhì)量配比組成粉末，模擬5種巖層，中粗砂、石膏、碳酸鈣的 質(zhì)量比分別是中砂巖=7 : 3 : 7、砂質(zhì)泥巖=7 : 6 : 4、粉砂巖=7 : 5 : 5、煤層= 9 : 7 : 3、細(xì)砂巖=7 : 4 : 6,摻入凡士林和石蠟分別占粉末總質(zhì)量的8%?15%;均勻 攪拌壓制成試件，各組試件經(jīng)自然養(yǎng)護(hù)后制成抗水性能好的流固耦合中隔水層相似模擬材 料。
[0008] 均勻攪拌壓制成試件，各組試件經(jīng)自然養(yǎng)護(hù)后制成抗水性能好的流固耦合中隔水 層相似模擬材料。
[0009] 通過上述本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明的流固耦合中隔水層相似模擬材料具有良好 的抗水性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 圖1石蠟抗壓強(qiáng)度的影響曲線示意圖；
[0011] 圖2石蠟和凡士林摻量對材料抗壓強(qiáng)度的影響曲線示意圖；
[0012] 圖3凡士林對材料彈性模量影響曲線示意圖；
[0013] 圖4浸水后材料的單軸抗壓強(qiáng)度的變化曲線示意圖；
[0014] 圖5石蠟摻量對材料抗壓強(qiáng)度滲透系數(shù)的影響曲線示意圖；
[0015] 圖6石蠟摻量為8%時的吸水量變化曲線示意圖。

【具體實施方式】
[0016] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明：
[0017] 本發(fā)明的目的是：通過開展了流固耦合相似材料配比實驗工作，選用石蠟和凡士 林來改善材料抗水性，開展了不同配比的材料試件單軸抗壓強(qiáng)度測試、浸水性、滲透性和吸 水性實驗，制作出抗水性能較好的流固耦合相似材料。
[0018] 針對實際綜合地層柱狀圖中的5種巖層（即中砂巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖、煤層、細(xì)砂 巖），利用中粗砂、石膏、碳酸鈣、石蠟和凡士林按一定配比均勻攪拌壓制成試件，各組試件 經(jīng)自然養(yǎng)護(hù)后測定其滲透率，并計算滲透系數(shù)，同時結(jié)合現(xiàn)場隔水層滲透性參數(shù)和巖土滲 透性分級標(biāo)準(zhǔn)，將滲透系數(shù)小于1〇_ 5 (cm/s)為抗水性良好的判別準(zhǔn)則，共完成48組實驗。材 料抗水性的實現(xiàn)，主要是摻入添加劑能夠改善抗水性，使結(jié)晶體的孔隙及溶解度發(fā)生變化， 阻止水分子的侵入。這種摻入法簡單，效果好。共設(shè)計48組實驗，部分抗水實驗方案及參 數(shù)測試結(jié)果如表1。
[0019] 表1部分抗水實驗方案及參數(shù)測試結(jié)果表
[0020]

【權(quán)利要求】
1. 一種流固耦合中隔水層相似模擬材料，其特征在于，包括如下組分：中粗砂、石膏、 碳酸I丐、石錯和凡士林；石錯的質(zhì)量摻量大于中粗砂、石膏、碳酸I丐質(zhì)量之和的8%,小于 15%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流固耦合中隔水層相似模擬材料，其特征在于，所述的凡士 林的質(zhì)量摻量大于中粗砂、石膏、碳酸I丐質(zhì)量之和的8%,小于15%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流固耦合中隔水層相似模擬材料，其特征在于，所述的石蠟 的質(zhì)量摻量為中粗砂、石膏、碳酸I丐質(zhì)量之和的8 %,所述的凡士林的質(zhì)量摻量為中粗砂、石 膏、碳酸I丐質(zhì)量之和的8%。
4. 一種制備權(quán)利要求1至3任一流固耦合中隔水層相似模擬材料的方法，其特征在 于，包括以下步驟：將中粗砂、石膏、碳酸鈣按一定質(zhì)量配比組成粉末，模擬5種巖層，中粗 砂、石膏、碳酸I丐的質(zhì)量比分別是中砂巖=7 : 3 : 7、砂質(zhì)泥巖=7 : 6 : 4、粉砂巖= 7 : 5 : 5、煤層=9 : 7 : 3、細(xì)砂巖=7 : 4 : 6,摻入凡士林和石蠟分別占粉末總質(zhì)量 的8%?15%;均勻攪拌壓制成試件，各組試件經(jīng)自然養(yǎng)護(hù)后制成抗水性能好的流固耦合中 隔水層相似模擬材料。
【文檔編號】C04B28/14GK104211362SQ201410452625
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月9日
【發(fā)明者】連會青, 夏向?qū)W, 冉偉, 鄭貴強(qiáng), 李文, 徐斌 申請人:北京邁賽富特科技有限責(zé)任公司