一、什么是巖石三軸實(shí)驗(yàn)？

傳統(tǒng)研究進(jìn)行的三軸壓縮損傷實(shí)驗(yàn)，一般的實(shí)驗(yàn)對象為圓柱體巖心。巖心分別在不同梯度的恒定圍壓下，施加軸向壓力，進(jìn)行壓縮，直至破壞。配置力學(xué)傳感器，對圍壓、軸壓進(jìn)行記錄，用于實(shí)驗(yàn)分析，得到巖石的力學(xué)特性。

二、巖石三軸實(shí)驗(yàn)對巖石力學(xué)特性的重要性

地下巖層所處環(huán)境千奇百怪，所受應(yīng)力更是錯綜復(fù)雜，在千百年的地層演化形成中，地層處在一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)。當(dāng)需要開采地層油氣煤炭等化石能源時(shí)，地層巖石受到的力學(xué)平衡會被打破，在超出巖石的疲勞極限后，巖石會發(fā)生失穩(wěn)破裂，可能發(fā)生井塌、地陷等事故，給正常的生產(chǎn)生活帶來隱患，造成無法估量的損失。

所以開展巖石力學(xué)特性研究勢在必行，而三軸實(shí)驗(yàn)是認(rèn)知巖石力學(xué)的主要手段。研究巖石在三軸壓縮作用下內(nèi)部裂隙的損傷演化規(guī)律對于能源礦業(yè)、水利水電、隧洞及天然地基工程的理論計(jì)算和設(shè)計(jì)工作具有重要意義。?

三、巖石三軸壓縮試驗(yàn)與核磁共振測試相結(jié)合

低場核磁作為新晉的巖石力學(xué)特性研究手段，在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)室研究測試方面發(fā)展成熟，具有快速、無損、在線、準(zhǔn)確、綠色等優(yōu)勢。將巖石三軸壓縮試驗(yàn)與核磁共振測試相結(jié)合法，得到巖石在不同梯度載荷作用下巖石中微孔被壓密、微裂紋萌生、分叉、發(fā)展、斷裂、破壞、卸載等各個階段的弛豫時(shí)間譜和清晰的核磁共振圖像，研究巖石在受損過程中的細(xì)觀損傷擴(kuò)展規(guī)律。

隨著壓力的施加，巖心受到不同梯度力的作用，孔隙收縮，發(fā)生變形，先經(jīng)歷彈性變形階段，此時(shí)如果撤去外力，巖心可以恢復(fù)到施加壓力前的狀態(tài)。隨著壓力的繼續(xù)施加，超過巖心的疲勞極限后，巖心內(nèi)部發(fā)生塑性變形，生成新的裂縫，由于外力的持續(xù)存在，裂縫進(jìn)一步發(fā)育，此過程不可逆。實(shí)現(xiàn)壓裂過程裂縫發(fā)育的定量測試分析。

基于低場核磁對氫信號優(yōu)秀的捕捉能力，可以在巖心受到外力作用，發(fā)生變形時(shí)，進(jìn)行在線、快速、精準(zhǔn)的成像，實(shí)現(xiàn)壓裂過程裂縫發(fā)育定量測試分析的可視化。