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我国研制出世界首台新型岩石力学试验机
更新时间:2018-11-19

刘诗瑶

  观测岩石损害破裂的全过程,使岩石内部像玻璃一样透明可见,是科学家们孜孜以求的空想。

  我国研制出世界首台新型岩石力学试验机
  揭开岩石破裂演进之谜(创新故事)

  “只有将岩石破裂的进程看得明明白白,才华揭示岩石内部裂缝造成发展、聚集破坏的机理与法令,这对地质工程设计至关主要。”李晓说,例如应答山体滑坡等地质灾害时,如果能提前洞悉山体的破裂演化过程,就能够根据裂痕的发展程度,采取相应预报、干预、防范措施。

  值得一提的是,设备中一个重要子系统是“电子直线加速器CT”设备,其核心部件为加速管。针对这个高射线能量的电子直线加速器,名目组自主翻新,成功研制了存在完全常识产权的6MeV电子直线加速器。

  近日,在国度自然迷信基金的援助下,由中国科学院地质与地球物理研究所李晓研究员领衔,中国科学院高能物理研究所和北京交通大学等单位研究人员奇特组成的科研团队,胜利研制降生界第一台存在完整自主常识产权的高能加速器CT可旋转式岩石力学刚性伺服试验机,揭开了岩石破裂演进之谜。

  传统的岩石力学实验机弊病是岩石试样被置于全封闭的金属厚壁缸内加压,只能失掉决裂前、破裂后试样的两种状态,旁边岩石到底发生了什么,不人能看得见。近年来突起的可进行CT扫描的岩石力学试验装备,其加载安装又过于简单,试验采用的试样小、压力小,难以进行温度、流体等多场耦合试验。因此,迫切须要一个能进行CT实时扫描的、尺度的岩石力学试验体系。

  此外,在矿山、水利、交通、土木、环保等国家重大工程建设中,试验机对矿山灾祸猜想、滑坡地质灾害发活气制、隧道塌方冒顶事变防治、二氧化碳地下封存、混凝土建造材料与沥青混凝土路面资料的变形破裂机制等重大工程技巧问题,领有重要的试验与实际引导作用。除了应用于地学范围,该试验机还可利用于军工、航天、材料、机械、无损检测等范畴。

  这套岩石力学试验机具备广阔的应用前景。据李晓介绍,进行页岩气等非通例油气跟干热岩地热能开发时,该试验性能够模拟储层中压裂裂缝的形成发展跟空间状况,用于深部清洁能源开采设计;在天然气水合物开采方面,运用该试验机的低温装置,可以模仿水合物储层钻孔卸压与压裂成果。

  惯例的标准岩石力学试验机均是静止固定、不能转动的,但为了履行CT扫描和三维成像,需要试验机在高压力下实现高精度旋转。为了攻克上述难点,在国内外不任何教训可供借鉴的情况下,名目组潜心研讨5年,历经两次失败,最终设计出了“限位油缸静压支撑旋转打算”,冲破了在200吨高压下试验机的高精度旋转与操纵技能、高温高压旋转供液供气技术等艰苦。“岩石在试验机的带动下,一边旋转一边进行CT扫描,每个刹那都能获得一张扫描图像,图像最后叠加起来,就是岩石破裂的全过程3D影像。”李晓说。