CN109001051A - 适用于节理或裂隙岩体的l型剪切渗流实验装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于节理或裂隙岩体的L型剪切渗流实验装置及其方法，涉及岩石力学试验技术。本装置是：节理试样置于剪切模块内，剪切模块置于围压加载子***内；径向变形测量计夹在节理试样的两侧；围压加载子***通过管道和阀门与压缩空气源连接；轴向加载子***、孔压加载子***、温度控制子***、控制测量子***和真空子***分别与围压加载子***连接。该装置可以完成高温、高孔压作用下的剪切渗流实验，也可以测量剪切时的节理的渗透率；该装置采用了伺服电机及精密滚珠丝杠可以实现轴向位移的高精度控制，可长时间稳定的运行；采用了水下荷载传感器可以避免围压室活塞的摩擦力，提高了应力的测量精度。
Description
技术领域
本发明涉及岩石力学试验技术，尤其涉及一种适用于节理或裂隙岩体的L型剪切渗流实验装置及其方法。
背景技术
岩体的力学特性和水力特性很大程度上取决于岩体中的节理或裂隙的力学和水力特性，而对节理或裂隙的剪切渗流实验是研究这些特性的重要手段。然而，目前现有的剪切渗流设备无法满足对深埋节理的力学和水力特性研究需要。因为深部岩体处于高温、高孔隙压的环境下，研究深埋节理的力学和水力特性需要模拟高温、高孔隙压的环境。当前现有的剪切渗流设备只适应于较低孔隙压作用下的剪切渗流实验，而且无法模拟地层的高温环境。因此很有必要研制出一种适用于高温、高孔隙压作用下的剪切渗流实验装置。
基于现有的发明（多相流-应力耦合岩芯剪切试验装置及其方法：公开号CN106442172A）可以有效地解决节理或裂隙剪切过程中对高压孔隙流体的密封；基于现有的实用新型（适用于岩石剪切的弹簧片法向变形测量计：公开号CN206710225U）可以对剪切过程节理或裂隙径向变形进行测量。虽然这些装置和方法可以解决流体密封问题和径向测量问题，但不能独立地完成节理的剪切渗流实验，需要借助其他设备，如常规三轴实验机。而且这些外部设备的加载控制方式并不能很好地适应该剪切模块，且不一定能实现温度控制。因此，我们提出了这种基于发明（CN106442172A）适用于节理或裂隙岩体的L型剪切渗流实验装置及其方法。该发明采用了形如“L”的剪切垫块来对节理或裂隙岩体进行剪切，因此命名为L型剪切。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于节理或裂隙岩体的L型剪切渗流实验装置及其方法，可以完成高温、高孔隙压作用下节理的剪切渗流实验及剪切时对节理渗透率的测定实验。
本发明的目的是这样实现的：
通过围压加载泵和围压室对节理可以施加围压，围压与节理的正应力相等；孔隙计量泵可以对节理注入高压孔隙流体；温控***可以加温模拟高温环境；轴向加载***对节理施加剪切应力并能精确控制剪切位移或剪切应力。采用水下荷载传感器内置于围压室内部可以直接测量剪切力的大小，避免了围压室活塞的摩擦力带来的实验误差；轴向LVDT可以测量剪切位移、径向变形传感器可以测量节理径向变形。
具体地说：
一、适用于节理或裂隙岩体的L型剪切渗流实验装置（简称装置）
包括实验对象——节理试样；设置有6个子***及其它组件；
6个子***包括围压加载子***、轴向加载子***、温度控制子***、孔压加载子***、控制测量子***和真空子***；
其它组件包括剪切模块、径向变形测量计、压缩空气源和第1、2……8阀门；
其位置和连接关系是：
节理试样置于剪切模块内，剪切模块置于围压加载子***内，径向变形测量计夹在节理试样的两侧；
围压加载子***通过管道和阀门与压缩空气源连接，通过施加围压为节理试样施加正应力，剪切模块实现节理试样的剪切错动；
轴向加载子***、温度控制子***、孔压加载子***、控制测量子***和真空子***分别与围压加载子***连接；
轴向加载子***轴向压缩节理试样可施加剪切应力，并控制剪切位移；
温度控制子***通过控制液压油的温度，为节理试样施加稳定的温度场；
孔压加载子***将孔隙流体注入到节理试样中，保持恒定的孔隙压力或保持恒定流量；
控制测量子***分别与围压加载子***、轴向加载子***、温度控制子***和孔压加载子***连接，分别控制围压加载、轴向加载、温度和孔压加载；
控制测量子***和径向变形测量计连接，测量节理试样的法向变形；
控制测量子***和剪切模块中的内置位移传感器连接，测量节理试样的剪切位移；
控制测量子***还对上述的子***进行数据的保存和处理；
真空子***与孔压加载子***连接，实现孔压加载子***的真空状态；
压缩空气源与围压加载子***连接，用来驱动液压油的转移。
本发明具有下列优点和积极效果：
①该装置可以完成高温、高孔压作用下的剪切渗流实验，也可以测量剪切时的节理的渗透率；
②该装置采用了伺服电机及精密滚珠丝杠可以实现轴向位移的高精度控制，可长时间稳定地运行；
③采用了水下荷载传感器可以避免围压室活塞的摩擦力，提高了应力的测量精度。
附图说明
图1是本装置的结构方框图；
图2是本装置的结构示意图；
图3是剪切模块70的结构示意图；
图4是径向变形测量计80的结构示意图。
图中：
00—节理试样；
10—围压加载子***，
11—储油罐，12—围压加载泵，13—围压压力传感器，
14—围压室，14-1—活塞；
20—轴向加载子***，
21—伺服电机，22—减速机，23—滚珠丝杠，24—反力杆，
25—水下荷载传感器，26—位移传感器；
30—温度控制子***，
31—温度传感器，32—加热棒，33—保温套；
40—孔压加载子***
41—孔压计量泵，42—上游压力传感器，43—下游压力传感器，
44—压差计；
50—控制测量子***
51—PLC控制器，52—计算机；
60—真空***
61—真空泵，62—真空表，63—真空容器；
70—剪切模块，
71—内置位移传感器，72—内置位移传感器支架，73—热缩套，
74—剪切垫块，75—软胶塞；
80—径向变形测量计；
81—底座，82—变形簧片，83—应变片，84—U型支架；
A—压缩空气源；
V1、V2……V8—第1、2……8阀门。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明：
一、装置
1、总体
如图1，本装置包括实验对象——节理试样00；设置有6个子***及其它组件；
6个子***包括围压加载子***10、轴向加载子***20、温度控制子***30、孔压加载子***40、控制测量子***50和真空子***60；
其它组件包括剪切模块70、径向变形测量计80、压缩空气源A和第1、2……8阀门V1、V2……V8；
其位置和连接关系是：
节理试样00置于剪切模块70内，剪切模块70置于围压加载子***10内，径向变形测量计80夹在节理试样00的两侧；
围压加载子***10通过管道和阀门与压缩空气源A连接，通过施加围压为节理试样00施加正应力，通过轴向压缩剪切模块70实现节理试样00的剪切错动；
轴向加载子***20、温度控制子***30、孔压加载子***40、控制测量子***50和真空子***60分别与围压加载子***10连接；
轴向加载子***20为节理试样00施加剪切应力，并控制剪切位移；
温度控制子***30通过控制液压油的温度，为节理试样00施加稳定的温度场；
孔压加载子***40将孔隙流体注入到节理试样00中，保持恒定的孔隙压力或保持恒定流量；
控制测量子***50分别与围压加载子***10、轴向加载子***20、温度控制子***30和孔压加载子***40连接，分别控制围压加载、轴向加载、温度和孔压加载；
控制测量子***50和径向变形测量计80连接，测量节理试样00的法向变形；
控制测量子***50和剪切模块70中的内置位移传感器71连接，测量节理试样00的剪切位移；
控制测量子***50还对上述的子***进行数据的保存和处理；
真空子***60与孔压加载子***30连接，实现孔压加载子***30的真空状态；
压缩空气源A与围压加载子***10连接，用来驱动液压油的转移。
2、功能部件
0）节理试样00
节理试样00是实验对象，其节理面沿其轴向。
1）围压加载子***10
围压加载子***10由储油罐11、围压加载泵12、围压压力传感器13和围压室14组成，储油罐11和围压加载泵12分别通过管路与围压室14相连接，在管路上设置有第1、2阀门V1、V2和围压压力传感器13，储油罐11的上端连接到压缩空气源A，围压室14上端接口通过第3阀门V3与压缩空气源A连接。
其功能是：通过施加围压为节理试样00施加正应力；
（1）储油罐11
储油罐11是一种可耐2MPa以上的高压罐体，在罐体上端设置有注油孔和注气孔，底部设置有出油孔；通过上端的注气孔与压缩空气源A相连，可将罐中的液压油压入围压室14内。
（2）围压加载泵12
围压加载泵12是一种常用的液体计量泵，可以实现压力控制或流量控制；
其功能是：为围压室施加较高的恒定压力，并能精确控制压力大小。
（3）围压压力传感器13
围压压力传感器13是一种高精度的能够检测压力变化的传感器；
其功能是实时监测围压的变化。
（4）围压室14
围压室14是一种常用的岩石三轴实验高压腔体，并在其上部设置有自平衡功能的活塞14-1，在其下部设置有多条孔隙及通信通道。
其功能是为节理试样00施加围压，并通过活塞14-1传递外部的轴向力。
活塞14-1是围压室14中传递外部轴向力到内部的柱体。
2）轴向加载子***20
轴向加载子***20由伺服电机21、减速机22、滚珠丝杠23、反力杆24、水下荷载传感器25和位移传感器26组成，伺服电机21、减速机22和滚珠丝杠23依次连接，通过反力杆24固定于围压室14的上部，水下荷载传感器25固定在围压室14内的活塞14-1的下端，位移传感器26的主体固定在反力杆24的上端，其行进端固定在滚柱丝杠23上。
其功能是：为节理试样00施加剪切应力，并能控制剪切位移。
（1）伺服电机21
伺服电机21是一种常用的高性能伺服电机；
其功能是作为轴向加载子***20的动力来源。
（2）减速机22
减速机22是一种常用的高进度的减速传动装置。
其功能是降低电动机的高转速来提高扭矩。
（3）滚珠丝杠23
滚珠丝杠是一种常用的传动高精度丝杠；
其功能是将旋转运动转化成直线运动，推动活塞14-1的行进。
（4）反力杆24
反力杆24是一种高刚度钢制的圆杆；
其功能是限制伺服电机21与围压室14间的相对位移，以将滚珠丝杠23的位移转换为力，可以承受推进活塞14-1前进的巨大推力，并只会产生微小的变形。
（5）水下荷载传感器25
水下荷载传感器25是一种可用于高压、高温绝缘液体中的荷载传感器；
其功能是直接测量实验过程中的剪切力，可以避免活塞14-1的摩檫力的计入。
（6）位移传感器26
位移传感器26是一种常用高精度的位移测量传感器；
其功能是直接测量滚珠丝杠23的行进距离，并具有很高的精度。
3）温度控制子***30
温度控制子***30由温度传感器31、加热棒32和保温套33组成，多根加热棒32均匀固定在围压室14内的四周，温度传感器31置于围压室14内的上方，保温套33包裹在围压室14的外侧。
其功能是：控制液压油的温度。
（1）温度传感器31
温度传感器31是一种耐高压铂电阻温度传感器，可以监测围压室14内的温度变化；
（2）加热棒32
加热棒32是一种将电能转化为热能的金属棒。
其功能是为液压油进行加热，实现实验时的高温模拟环境。
（3）保温套33
保温套33是一种采用保温材料、可降低液压油热量散失的软体套；
其功能是减少围压室14热量的散失。
4）孔压加载子***40
孔压加载子***40由孔压计量泵41、上游压力传感器42、下游压力传感器43和压差计44组成，孔隙计量泵41通过管路和第5阀门V5与围压室14相连，并在围压室14的管路上设置有上游压力传感器42和下游压力传感器43，围压室14的管路通过第6、7阀门V6、V7与压差计44并联。
其功能是：将孔隙流体注入到节理试样00，并能保持恒定的孔隙压力或保持恒定流量。
1）孔压计量泵41
孔压计量泵41是一种常用的液体计量泵，可以实现压力控制或流量控制；
其功能是：将孔隙流体注入到节理试样00中，并能保持恒定的孔隙压力或保持恒定流量。
（2）上游压力传感器42
上游压力传感器42是一种高精度的能够检测压力变化的传感器；
其功能是实时测量孔隙流体压力的变化。
（3）下游压力传感器43
下游压力传感器43是一种高精度的能够检测压力变化的传感器；
其功能是实时测量孔隙流体压力的变化。
（4）压差计44
压差计44是一种可以测量不同点流体压力差值的传感器；
其功能是测量节理试样00上下端孔隙流体压力的差值，用于计算渗流率等。
5）控制测量子***50
控制测量子***50由前后连接的PLC控制器51和计算机52组成
（1）PLC控制器51
PLC控制器51采用一种可编程、通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程的电子设备；
其功能是控制轴向加载子***20的精确行进，控制设备精确的剪切位移或剪切应力，并能采集和传输信号。
（2）计算机52
计算机是一种常用的计算机；
其功能是实现人机交换和数据的保存和处理。
6）真空子***60
真空子***60由真空泵61、真空表62和真空容器63组成，真空泵61通过管路先与真空容器63相连，再通过第4阀门V4与围压室14的管路相连，在真空容器63的上部设置有真空表62。
（1）真空泵61
真空泵61是一种常用抽真空设备，用来抽出节理试样00和管路中流体。
（2）真空表62
真空表62是一种机械式测量真空度的仪表。
（3）真空容器63
真空容器63是一种可耐1个大气压的透明容器，用来分离抽真空时抽出的液体，避免影响真空泵61。
7、剪切模块70
如图3，剪切模块70是一种用来推动节理相互错动的剪切模块，其结构与专利（申请日：2016-11-09，公开号：CN106442172A，名称：多相流-应力耦合岩芯剪切试验装置及其方法）中的剪切结构类似；其形如字母“L”的剪切垫块，可以实现节理试样的剪切，故命名为L型剪切。
其功能是实现节理的剪切错动。
（1）内置位移传感器71
内置位移传感器71是一种可耐高压、高温的位移传感器；
其功能是可在高压高温环境下测量节理的相对剪切位移。
（2）位移传感器支架72
位移传感器支架是一种可以固定LVDT的金属支架。
（3）热缩套73
热缩套73是一种常用的大直径的热缩管，用于隔离液压油及密封孔隙流体。
（4）剪切垫块74
剪切垫块74是一种高刚度钢制柱体，其上部为半圆柱体；
其功能是传递轴向力，推动节理试样的剪切错动。
（5）软胶塞75
软胶塞75是一种很软的固态橡胶，其具有较高的泊松比；
其功能是充填剪切垫块74上部的半圆空间。
8、径向变形测量计80
如图4，径向变形测量计80是一种应变式测量节理试样00径向相对变形的传感器，由底座81、变形簧片82、应变片83和U型支架84组成；
底座81垂直于节理面粘贴在节理试样00的上，U型支架84夹在底座81上，变形簧片82固定在U型支架84的中间位置，应变片83粘贴在变形簧片82的上下两面。
其功能是用于测量节理试样00剪切时法向的位移。
（1）底座81
用于固定径向变形测量计的底座。
（2）变形簧片82
变形簧片是径向变形测量计中变形构件，将试样的法向变形转化成变形簧片的弯曲变形。
（3）应变片83
应变片是一种常用的中温电阻应变片，用来测量变形簧片的应变。
（4）U型支架构成84
U型支架构成是形如字母“U”的刚性框架，用于传递节理试样00的法向变形。
9、压缩空气源A
压缩空气源A是由空气压缩机产生的高压空气，用来驱动液压油的转移。
10、第1、2……8阀门V1、V2……V8
是一种常用的高压阀门。
二、适用于节理或裂隙岩体的L型剪切渗流实验方法（简称方法）
①节理试样制备及装样
将待测试的节理试样00通过热缩套73与剪切垫块74进行组装；底座81垂直于节理面粘贴在节理试样上，然后涂胶密封热缩套73与底座81的空隙，径向变形测量计80夹在节理试样00上的底座81上；然后将内置位移传感器71安装在内置位移传感器支架74上；再将组装好的剪切模块70放入围压室14内并连接好管线。
②充油
打开第1阀门V1通过压缩空气源A将储油罐11内的液压油压入到围压室14内；
③加温
待围压室14注满液压油，设定好预定的温度，通过加热棒32对液压油进行加热；
④围压加载
待温度稳定后，设定好围压大小，通过围压加载泵12加载围压；
⑤抽真空
关闭第5、8阀门V5、V8，打开第4阀门V4，对节理试样00和孔隙管路进行抽真空，完成抽真空后关闭第5阀门V5；
⑥流体注入
设定好孔压大小，打开孔压计量泵41和第5阀门V5对节理试样00注入孔隙流体；
⑦轴向加载
待注入的流体达到平衡，设定好剪切速率使围压室14的活塞14-1刚好与剪切模块70接触；
⑧剪切测试或渗透率测量
剪切测试：以一定的剪切速率对节理试样00进行剪切，并监测剪切应力与变形；
渗透率测量：待节理试样00剪切到设定好的剪切位移，停止轴向推进，采用压力脉冲法或稳流法测定节理试样00的渗透率，渗透率测定完成后，继续轴向加载到下一个剪切位移，再进行渗透率测量；依次循环直至完成所有剪切位移下的渗透率测量；
⑨设备及数据的整理
完成测试后，先排空孔隙流体，再卸载剪切力和围压；待温度降至一定温度后通过压缩空气将液压油排到储油罐11；取出节理试样00；整理实验结果。
3、工作原理
剪切模块70可以实现高孔压作用下的剪切试验，可以很好地密封孔隙流体；轴向加载子***20采用伺服电机21、减速机22和精密的滚珠丝杠23可以对剪切模块70提供轴向的剪切应力，并可以精确地控制滚珠丝杠23的行进位移，也就是可以高精度控制节理试样00的剪切位移，且当应力到达剪切峰值后也不会发生由于剪切应力陡降的剪切位移失控；围压加载子***10可以实现对节理试样00施加正应力，通过控制液压油的温度可以对节理试样00施加温度场，能够实现较高温度，且温度能够很稳定。
采用内置位移传感器71和径向变形测量计80可以高精度地测量节理试样00在剪切过程中变形情况；节理面沿轴向，且圆柱试样容易密封，可以采用脉冲法或稳流法测量节理试样00发生错动后的渗透率；通过内置于围压室14的水下荷载传感器25可以直接测量作用于节理试样00剪切力的大小，避免了活塞摩擦力带来误差。
Claims (10)
1.一种适用于节理或裂隙岩体的L型剪切渗流实验装置，包括实验对象节理试样（00）；其特征在于：
设置有6个子***及其它组件；
6个子***包括围压加载子***（10）、轴向加载子***（20）、温度控制子***（30）、孔压加载子***（40）、控制测量子***（50）和真空子***（60）；
其它组件包括剪切模块（70）、径向变形测量计（80）、压缩空气源（A）和第1、2……8阀门（V1、V2……V8）；
其位置和连接关系是：
节理试样（00）置于剪切模块（70）内，剪切模块（70）置于围压加载子***（10内），径向变形测量计（80）夹在节理试样（00）的两侧；
围压加载子***（10）通过管道和阀门与压缩空气源（A）连接，通过施加围压为节理试样（00）施加正应力，轴向压缩剪切模块（70）实现节理试样（00）的剪切错动；
轴向加载子***（20）、温度控制子***（30）、孔压加载子***（40）、控制测量子***（50）和真空子***（60）分别与围压加载子***（10）连接；
轴向加载子***（20）为节理试样（00）施加剪切应力，并控制剪切位移；
温度控制子***（30）通过控制液压油的温度，为节理试样（00）施加稳定的温度场；
孔压加载子***（40）将孔隙流体注入到节理试样（00）中，保持恒定的孔隙压力或保持恒定流量；
控制测量子***（50）分别与围压加载子***（10）、轴向加载子***（20）、温度控制子***（30）和孔压加载子***（40）连接，分别控制围压加载、轴向加载、温度和孔压加载；
控制测量子***（50）和径向变形测量计（80）连接，测量节理试样（00）的法向变形；
控制测量子***（50）和剪切模块（70）中的内置位移传感器（71）连接，测量节理试样（00）的剪切位移；
控制测量子***（50）还对上述的子***进行数据的保存和处理；
真空子***（60）与孔压加载子***（30）连接，实现孔压加载子***（30）的真空状态；
压缩空气源（A）与围压加载子***（10）连接，用来驱动液压油的转移。
2.按权利要求1所述的L型剪切渗流实验装置，其特征在于：
所述的围压加载子***（10）由储油罐（11）、围压加载泵（12）、围压压力传感器（13）和围压室（14）组成，储油罐（11）和围压加载泵（12）分别通过管路与围压室（14）相连接，在管路上设置有第1、2阀门（V1、V2）和围压压力传感器（13），储油罐（11）的上端连接到压缩空气源（A），围压室（14）上端接口通过第3阀门（V3）与压缩空气源（A）连接。
3.按权利要求1所述的L型剪切渗流实验装置，其特征在于：
所述的轴向加载子***（20）由伺服电机（21）、减速机（22）、滚珠丝杠（23）、反力杆（24）、水下荷载传感器（25）和位移传感器（26）组成，伺服电机（21）、减速机（22）和滚珠丝杠（23）依次连接，通过反力杆（24）固定于围压室（14）的上部，水下荷载传感器（25）固定在围压室（14）内的活塞（14-1）的下端，位移传感器（26）的主体固定在反力杆（24）的上端，其行进端固定在滚柱丝杠（23）上。
4.按权利要求1所述的L型剪切渗流实验装置，其特征在于：
所述的温度控制子***30由温度传感器（31）、加热棒（32）和保温套（33）组成，多根加热棒（32）均匀固定在围压室（14）内的四周，温度传感器（31）置于围压室（14）内的上方，保温套（33）包裹在围压室（14）的外侧。
5.按权利要求1所述的L型剪切渗流实验装置，其特征在于：
所述的孔压加载子***（40）由孔压计量泵（41）、上游压力传感器（42）、下游压力传感器（43）和压差计（44）组成，孔隙计量泵（41）通过管路和第5阀门（V5）与围压室（14相连），并在围压室（14）的管路上设置有上游压力传感器（42）和下游压力传感器（43），围压室（14）的管路通过第6、7阀门（V6、V7）与压差计（44并联）。
6.按权利要求1所述的L型剪切渗流实验装置，其特征在于：
所述的真空子***（60）由真空泵（61）、真空表（62）和真空容器（63）组成，真空泵（61）通过管路先与真空容器（63）相连，再通过第4阀门（V4）与围压室（14）的管路相连，在真空容器（63）的上部设置有真空表（62）。
7.按权利要求1所述的L型剪切渗流实验装置，其特征在于：
所述的控制测量子***（50）由前后连接的PLC控制器（51）和计算机（52）组成；
PLC控制器（51）采用一种可编程、通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程的电子设备；
计算机（52）是一种常用的计算机。
8.按权利要求1所述的L型剪切渗流实验装置，其特征在于：
所述的真空子***（60）由真空泵（61）、真空表（62）和真空容器（63）组成，真空泵（61）通过管路先与真空容器（63）相连，再通过第4阀门（V4）与孔压加载子***40的下游管路相连，在真空容器（63）的上部设置有真空表（62）。
9.按权利要求1所述的L型剪切渗流实验装置，其特征在于：
所述的径向变形测量计（80）是一种应变式测量节理试样（00）径向相对变形的传感器，由底座（81）、变形簧片（82）、应变片（83）和U型支架（84）组成；
底座（81）垂直于节理面粘贴在节理试样（00）的上，U型支架（84）夹在底座（81）上，变形簧片（82）固定在U型支架（84）的中间位置，应变片（83）粘贴在变形簧片（82）的上下两面。
10.基于权利要求1-9所述L型剪切渗流实验装置的实验方法，其特征在于：
①节理试样制备及装样
将待测试的节理试样（00）通过热缩套（73）与剪切垫块（74）进行组装；底座（81）垂直于节理面粘贴在节理试样（00）上，然后涂胶密封热缩套（73）与底座（81）的空隙，径向变形测量计（80）夹在节理试样（00）上的底座（81）上；然后将内置位移传感器（71）安装在内置位移传感器支架（74）上；再将组装好的剪切模块（70）放入围压室（14）内并连接好管线；
②充油
打开第1阀门（V1）通过压缩空气源（A）将储油罐（11）内的液压油压入到围压室（14）内；
③加温
待围压室（14）注满液压油，设定好预定的温度，通过加热棒（32）对液压油进行加热；
④围压加载
待温度稳定后，设定好围压大小，通过围压加载泵（12）加载围压；
⑤抽真空
关闭第5、8阀门（V5、V8），打开第4阀门（V4），对节理试样（00）和孔隙管路进行抽真空，完成抽真空后关闭第5阀门（V5）；
⑥流体注入
设定好孔压大小，打开孔压计量泵（41）和第5阀门（V5）对节理试样（00）注入孔隙流体；
⑦轴向加载
待注入的流体达到平衡，设定好剪切速率使围压室（14）的活塞（14-1）刚好与剪切模块（70）接触；
⑧剪切测试或渗透率测量
剪切测试：以一定的剪切速率对节理试样（00）进行剪切，并监测剪切应力与变形；
渗透率测量：待节理试样（00）剪切到设定好的剪切位移，停止轴向推进，采用压力脉冲法或稳流法测定节理试样（00）的渗透率，渗透率测定完成后，继续轴向加载到下一个剪切位移，再进行渗透率测量；依次循环直至完成所有剪切位移下的渗透率测量；
⑨设备及数据的整理
完成测试后，先排空孔隙流体，再卸载剪切力和围压；待温度降至一定温度后通过压缩空气将液压油排到储油罐（11）；取出节理试样（00）；整理实验结果。
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