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深部岩石原位保真取芯与保真测试分析系统

在地球浅部资源日益枯竭的今天,向地球深部要空间、要资源,已成为国家战略需求,其共性科学基础就是深部原位岩石力学理论。国家自然科学基金委国家重大科研仪器研制项目“深部岩石原位保真取芯与保真测试分析系统”,首次提出“五保”(保压、保质、保温、保光、保湿)取芯原理与技术,获取地球深部“活体”样本,进行深部原“质”原“位”测试与分析,来破解原位保真取芯难题,旨在创建深部原位岩石力学新理论体系,填补国际深部岩石力学原位研究的理论与技术空白。

系统将实现原位压力0-140 MPa、温度0-150 ℃的全过程保持,攻关全新的“随钻随成膜”的保质、保湿、保光取芯技术体系,将实现深部岩石原位保真取芯、地面保真移位与保真存储、试样保真制备和物理力学保真测试的全生命周期采集与测试。从而获取深部岩石不同深度原位赋存特征、物理力学性质以及岩石力学行为规律,构建深部工程科学新理论,为深部资源勘探开发、地下能源存储、深部空间利用、军事防护工程、深部灾害控制等一切与深部资源与空间开发相关工程提供新的研究手段与平台。同时,也为深地医学、深地农业科学、深地生命科学等未来新兴学科的发展提供必要的理论、技术和硬件支撑。

图1 深部岩石原位保真取芯与保真测试分析系统整体示意图,深部岩石原位保真取芯与保真测试分析系统包括3大部分:深部原位保真取芯系统、深部原位保真移位系统和深部原位保真测试系统,分别实现深部岩石的“原质原位”取上来、“原质原位”移过来,以及“原质原位”测出来。

图2 深部原位保真取芯系统原理测试样机,首创牟合方盖自触发原位保压取芯技术,自主研制深部原位固态传质相变膜的触发与密封技术,实现取芯过程的压力、温度、湿度、光通量和成分等原位环境的自动密封与原位精准控制。

图3 深部原位保真移位系统与深部原位保真测试系统示意图,提出原位保真环境重构与转换技术,自主设计研制保真环境下的三轴加载测试分析系统,实现岩芯原位环境下的移位、制备与测试分析。

成果完成人:谢和平院士
相关成果
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