CN107941592A - 一种内置精控可变裂隙岩石模拟预制实验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种内置精控可变裂隙岩石模拟预制实验方法，具体包括如下步骤：根据实验设计目的，选择符合要求的岩石相似体混凝土标号参数与模拟裂隙体石蜡材料参数，进行石蜡材料融化初制内置裂隙体；设计裂隙岩石模拟试件尺寸，将材料装填装置放置在基座固定装置的底座中心位置上；根据材料装填装置的高度，固定下基座与上基座；转动定位螺杆实现设定高度调节，完成可变裂隙体调节；定位裂隙体位置，采用灌筒向材料装填装置内浇铸岩石相似材料至设定高度；旋转定位螺杆与微调紧固环脱离抽出，并进行相似材料抹平；对于裂隙岩石进行脱模并移出基座固定装置，对相似材料体进行洒水养护，完成内置精控可变裂隙岩石模拟预制。

Description

一种内置精控可变裂隙岩石模拟预制实验方法
技术领域
本发明涉及一种含裂隙岩石力学性质研究实验方法，特别涉及到岩土、地质及矿山领域内置精控可变裂隙岩石模拟预制实验方法，属于实验仪器设备使用方法领域。
背景技术
随着我国矿井向深部开采逐年延伸，处于高应力环境中的巷道围岩流变特性开始愈加明显，巷道围岩的岩性由脆性向塑性发生转变，完整岩石开始出现裂纹萌生及裂隙发展贯通，围岩裂隙岩石强度及变形特性表现突出，因此，研究矿山深部裂隙岩石的力学性质就显得尤为重要。
众所周知，研究岩石裂隙的发展过程是掌握裂隙岩石力学性质的重要手段，预制裂隙的形态影响裂隙岩石的破坏失稳过程，影响着裂隙尖端微裂纹的发育与贯通模式。岩体中裂隙面的存在破坏了岩石自身的完整性和连续性，裂隙岩体的强度要远低于完整岩石强度，而岩石裂隙面的几何形状、充填性质及空间分布规律的迥异，极易导致裂隙岩体的强度、变形特性出现明显差异。目前，国内外制作裂隙岩石多采用相似材料成型后进行外部切割，少数内置三维裂隙装置也采用塑料片或薄铝片，极易形成相似材料试件骨架及裂隙错位现象，难以保证实验过程的精确性与可靠性。可以看出，相同材料预制相同规格裂隙利于研究裂隙岩石的力学特性，但预制相同标准裂隙岩石相似试件迫在眉睫。
预制相同规格裂隙岩石难度较大，而合理的裂隙预制方法将确保合格裂隙岩石相似试件的制作，为实际工程应用提供参考。本发明以自行设计的一种内置精控可变裂隙岩石模拟预制实验装置为基础，提出一种内置精控可变裂隙岩石模拟预制实验方法，通过材料装填装置、基座固定装置与可变裂隙调节装置的组合，提出合理的预制实验步骤，进一步提高裂隙岩石还原度，保证实验的精确、可靠与有效。
发明内容
本发明针对现有裂隙岩石模拟预制实验装置及其操作过程的复杂性，提出了一种内置精控可变裂隙岩石模拟预制实验方法。该实验方法步骤简单、易于操作，实现了相似材料体内置可变裂隙预制的精确性，提高了内置可变裂隙岩石模拟预制的规范性。
为实现上述目的，本发明提供了一种内置精控可变裂隙岩石模拟预制实验方法，其技术方案主要包括岩石及裂隙参数的选择、材料装填装置的安装、基座固定装置的定位、可变裂隙调节装置的调节、岩石相似材料体的装填、定位螺杆抽出与抹平处理、模拟裂隙岩石的脱模养护。
具体包括如下步骤：
步骤一，岩石及裂隙参数的选择：根据实验设计目的，选择符合要求的岩石相似体混凝土标号参数与模拟裂隙体石蜡材料参数，称取设定的混凝土与石蜡质量，根据设定裂隙体参数进行石蜡材料融化初制内置裂隙体，将成形后裂隙体进行二次加工打磨，保证裂隙体规格准确性。
步骤二，材料装填装置的安装：设计裂隙岩石模拟试件尺寸，将合理规格的固定横板与承载座通过连接螺栓与内嵌卡槽固定组成岩石模拟材料充注及裂隙体布置的空间，将材料装填装置放置在基座固定装置的底座中心位置上。
步骤三，基座固定装置的定位：根据材料装填装置的高度，设计基座固定装置的下基座与上基座的间距，固定下基座与上基座，根据底座刻度标线，调节定位螺栓对底座中心的材料装填装置进行微调及锁定。
步骤四，可变裂隙调节装置的调节：抬高可变裂隙调节装置中心轴上卡销，利用卡销凹槽与中心轴顶部互嵌，将可缩连杆拉出转动调整十字定位槽角度，滑动导向螺母到设定位置利用定位销固定，转动由量测刻丝螺杆、导向螺杆组成的定位螺杆实现设定高度调节，完成可变裂隙体定位。
步骤五，岩石及裂隙体的装填：将石蜡裂隙体通过微调紧固环固定在定位螺杆下端部，用指定标号混凝土与清水以选定比例进行搅拌均匀，采用灌筒向材料装填装置内浇铸岩石相似材料至设定高度。
步骤六，定位螺杆抽出与处理：浇铸岩石相似材料体静置20min后旋转定位螺杆，使定位螺杆与微调紧固环脱离并彻底抽出，抽出定位螺杆后的相似材料根据实验条件要求进行抹平处理。
步骤七，裂隙岩石的脱模养护：裂隙岩石静置24h后拆除材料装填装置的固定横板，并移出基座固定装置，对裂隙岩石相似材料试件进行洒水养护，养护时间大于28d，完成内置精控可变裂隙岩石模拟预制。
本发明的优点和有益效果是：该实验方法步骤简单、易于操作，实现了相似材料体内置可变裂隙预制的精确性，提高了内置可变裂隙岩石模拟预制的规范性。
附图说明
图1是实现本发明一种内置精控可变裂隙岩石模拟预制实验方法结构示意图。
图2是1的正剖视图。
图中：1为中心轴；2为中心轴刻度尺；3为量测刻丝螺杆；4为卡销；5为螺杆刻度尺；6为十字定位槽；7为转动轴承；8为紧固螺栓；9为上支撑架；10为导向槽；11为导向孔；12为导向销；13为裂隙体；14为定位螺栓；15为固定横板；16为定位螺孔；17为可缩连杆；18为销键；19为紧固螺孔；20为十字刻盘；21为导向螺母；22为定位销；23为圆形卡轨；24为固定拉杆；25为导向螺杆；26为下支撑架；27为相似材料；28为微调紧固环；29为连接导孔；30为连接螺栓；31为承载座；32为底座。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明作进一步详细的描述。
本发明提供了一种内置精控可变裂隙岩石模拟预制实验方法。
如图1至图2所示，一种内置精控可变裂隙岩石模拟预制实验方法，主要包括岩石及裂隙参数的选择、材料装填装置的安装、基座固定装置的定位、可变裂隙调节装置的调节、岩石相似材料体的装填、定位螺杆抽出与抹平处理、模拟裂隙岩石的脱模养护。
具体包括如下步骤：
步骤一，岩石及裂隙参数的选择：根据实验设计目的，选择符合要求的岩石相似体混凝土标号参数与模拟裂隙体13石蜡材料参数，称取设定的混凝土与石蜡质量，根据设定裂隙体13参数进行石蜡材料融化初制内置裂隙体13，将成形后裂隙体13进行二次加工打磨，保证裂隙体13规格准确性。
步骤二，材料装填装置的安装：设计裂隙岩石模拟试件尺寸，将合理规格的固定横板15与承载座31通过连接螺栓30与内嵌卡槽固定组成岩石模拟材料充注及裂隙体13布置的空间，将材料装填装置放置在基座固定装置的底座32中心位置上。
步骤三，基座固定装置的定位：根据材料装填装置的高度，设计基座固定装置的下基座与上基座的间距，固定下基座与上基座，根据底座32刻度标线，调节定位螺栓14对底座32中心的材料装填装置进行微调及锁定。
步骤四，可变裂隙调节装置的调节：抬高可变裂隙调节装置中心轴上1卡销4，利用卡销4凹槽与中心轴1顶部互嵌，将可缩连杆17拉出转动调整十字定位槽6角度，滑动导向螺母21到设定位置利用定位销22固定，转动由量测刻丝螺杆3、导向螺杆25组成的定位螺杆实现设定高度调节，完成可变裂隙体13定位。
步骤五，岩石及裂隙体13的装填：将石蜡裂隙体13通过微调紧固环28固定在定位螺杆下端部，用指定标号混凝土与清水以选定比例进行搅拌均匀，采用灌筒向材料装填装置内浇铸岩石相似材料27至设定高度。
步骤六，定位螺杆抽出与抹平处理：浇铸岩石相似材料27静置20min后旋转定位螺杆，使定位螺杆与微调紧固环28脱离并彻底抽出，抽出定位螺杆后的相似材料27根据实验条件要求进行抹平处理。
步骤七，裂隙岩石的脱模养护：裂隙岩石静置24h后拆除材料装填装置的固定横板15，并移出基座固定装置，对裂隙岩石相似材料27试件进行洒水养护，养护时间大于28d，完成内置精控可变裂隙岩石模拟预制。
本发明的保护范围并不仅仅局限于本实施方式的描述，而是根据权利要求加以限定。

Claims (1)

1.一种内置精控可变裂隙岩石模拟预制实验方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，岩石及裂隙参数的选择：根据实验设计目的，选择符合要求的岩石相似体混凝土标号参数与模拟裂隙体石蜡材料参数，称取设定的混凝土与石蜡质量，根据设定裂隙体参数进行石蜡材料融化初制内置裂隙体，将成形后裂隙体进行二次加工打磨，保证裂隙体规格准确性；
步骤二，材料装填装置的安装：设计裂隙岩石模拟试件尺寸，将合理规格的固定横板与承载座通过连接螺栓与内嵌卡槽固定组成岩石模拟材料充注及裂隙体布置的空间，将材料装填装置放置在基座固定装置的底座中心位置上；
步骤三，基座固定装置的定位：根据材料装填装置的高度，设计基座固定装置的下基座与上基座的间距，固定下基座与上基座，根据底座刻度标线，调节定位螺栓对底座中心的材料装填装置进行微调及锁定；
步骤四，可变裂隙调节装置的调节：抬高可变裂隙调节装置中心轴上卡销，利用卡销凹槽与中心轴顶部互嵌，将可缩连杆拉出转动调整十字定位槽角度，滑动导向螺母到设定位置利用定位销固定，转动由量测刻丝螺杆、导向螺杆组成的定位螺杆实现设定高度调节，完成可变裂隙体定位；
步骤五，岩石及裂隙体的装填：将石蜡裂隙体通过微调紧固环固定在定位螺杆下端部，用指定标号混凝土与清水以选定比例进行搅拌均匀，采用灌筒向材料装填装置内浇铸岩石相似材料至设定高度；
步骤六，定位螺杆抽出与处理：浇铸岩石相似材料体静置20min后旋转定位螺杆，使定位螺杆与微调紧固环脱离并彻底抽出，抽出定位螺杆后的相似材料根据实验条件要求进行抹平处理；
步骤七，裂隙岩石的脱模养护：裂隙岩石静置24h后拆除材料装填装置的固定横板，并移出基座固定装置，对裂隙岩石相似材料试件进行洒水养护，养护时间等于或大于28d，完成内置精控可变裂隙岩石模拟预制。
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