[发明专利]一种低渗透非亲水固流耦合相似材料配比试验方法

权利要求书

1.一种低渗透非亲水固流耦合相似材料配比试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、相似材料选定：根据材料耐水性、崩解性、软化性、密实性、渗透性、强度和塑性的特点，选定河砂、石蜡、凡士林和液压油作为试验相似材料；

S2、相似材料配比：将河砂、石蜡、凡士林和液压油按照符合试验材料力学强度进行配比，并保持河砂、石蜡、凡士林和液压油的配比不变，再配入不同比例的碳酸钙；

S3、相似材料加热：根据不同配比方案，先将河沙和碳酸钙分别放置在容器中充分搅拌均匀，得到粗细骨料；再将粗细骨料、凡士林、石蜡和液压油分别进行加热；

S4、相似材料成型：将S3步骤中加热好的粗细骨料、凡士林、石蜡和液压油倒入容器内快速搅拌至均匀，装入模具中压实捣紧，静置20min，制作成试件，待试件冷却后脱模；在自然条件下养护至完全干燥后，再进行分组编号；

S5、强度和渗透系数测定：采用万能试验机对每个试件进行单轴压缩试验，测定其单轴抗压强度；再利用渗透测试仪对每个试件进行抗渗性能试验，测定其渗透系数，再计算出每组的平均单轴抗压强度和渗透系数，并与其计算公式进行拟合对比；

S6、碳酸钙最佳配比选定：根据S5步骤中得出的单轴抗压强度和渗透系数，分析不同配比的碳酸钙对相似材料特征的影响，根据分析结果，得到单轴抗压强度和渗透系数最佳时的碳酸钙配比；选定该碳酸钙配比为相似试验材料的最佳配比；

S7、相似材料最佳配比确定：采用S6步骤中选定的碳酸钙配比，并保持河砂、石蜡、凡士林、碳酸钙的配比不变，选择单因素试验方法，再配入不同比例的石蜡，重复S3和S4步骤，在碳酸钙的最佳配比下，得到新的试件，再次测定新的试件的单轴抗压强度和渗透系数，并与其计算公式进行拟合对比，得到单轴抗压强度和渗透系数最佳时的石蜡配比；进而得到河砂、石蜡、凡士林、液压油和碳酸钙的最佳配比。

2.根据权利要求1所述的一种低渗透非亲水固流耦合相似材料配比试验方法，其特征在于，在所述S3步骤中，凡士林和石蜡采用水浴加热至熔融状态，液压油水浴加热至60℃，粗细骨料直接放入热锅中进行炒拌至80℃。

3.根据权利要求1所述的一种低渗透非亲水固流耦合相似材料配比试验方法，其特征在于，在所述S4步骤中，在搅拌过程中温度不低于50℃，模具的型号尺寸采用Φ50×100mm。

4.根据权利要求1所述的一种低渗透非亲水固流耦合相似材料配比试验方法，其特征在于，在所述S5步骤中，河砂、石蜡、凡士林和液压油的配比不变，碳酸钙的配比不同的状态下，试件的渗透系数的计算公式如下：

y＝4.47945e^-x/0.55859+0.00994 (1)

上式(1)中，x为碳酸钙的质量比例；y为河砂、石蜡、凡士林和液压油的配比不变，碳酸钙的配比不同的状态下，试件的渗透系数。

5.根据权利要求1所述的一种低渗透非亲水固流耦合相似材料配比试验方法，其特征在于，在所述S5步骤中，河砂、石蜡、凡士林和液压油的配比不变，碳酸钙的配比不同的状态下，试件的单轴抗压强度的计算公式如下：

Y＝12.288x²-9.532x+86.665 (2)

上式(2)中，x为碳酸钙的质量比例；Y为河砂、石蜡、凡士林和液压油的配比不变，碳酸钙的配比不同的状态下，试件的单轴抗压强度。

6.根据权利要求1所述的一种低渗透非亲水固流耦合相似材料配比试验方法，其特征在于，在所述S7步骤中，河砂、凡士林、液压油、碳酸钙的配比不变，石蜡的配比不同的状态下，试件的单轴抗压强度的计算公式如下：

Y'＝359.48x'-94.76 (3)

上式(3)中，x'为石蜡的质量比例；Y'为河砂、凡士林、液压油、碳酸钙的配比不变，石蜡的配比不同的状态下，试件的单轴抗压强度。