CN110333124A - 岩石尺寸缺陷修复和标准试件制备方法 - Google Patents

岩石尺寸缺陷修复和标准试件制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种岩石尺寸缺陷修复和标准试件制备方法，旨在解决现有技术中岩石试件制作困难、试验结果不够直观、可靠的技术问题。其方法主要包括取CY‑39型环氧树脂和YS‑T31型树脂固化剂，混合均匀后除气泡处理；取缺陷岩石样品或造岩矿物原石，彻底清洁其表面后，将其布置于底面平整的试件模具内；将所得浇注料浇入试件模具中，再将试件模具进行除气泡处理；5～25℃下条件下干燥养护，拆除模具即成。本发明有效解决了多种岩石力学试验或创新型试验中试件制作困难的问题；所制备的试件可肉眼观测修复质量并监测试验的全过程；可提高不规则形状的岩石样品的利用率。

Description

岩石尺寸缺陷修复和标准试件制备方法
技术领域
本发明涉及岩石检测技术领域，具体涉及一种岩石尺寸缺陷修复和标准试件制备方法。
背景技术
随着科技进步和试验设备的改善，我国岩石力学的试验水平也有了较大的提高，尤其是近年来，随着大批重大水利水电等工程项目的建设，对所涉及的岩石力学特征在试验方面提出了更高的要求。
目前，关于岩石标准试件制作大多依赖于施工现场的岩样取芯、切割打磨，由于岩石的脆性及场地、工具手段的局限性，不但制作成本高，而且很多试件还存在着不同的尺寸上的缺陷，造成难以利用。
另一方面，对于测定岩石抗拉强度，现有技术中一般采用间接受拉的方法，即劈裂法。但劈裂法所得的岩石抗拉强度和岩石的实际值相比偏小，且不能获得全应力应变曲线。在有条件的情况下，应尽量采用直接拉伸试验方法测定岩石的抗拉强度。但是，目前对直拉法的研究还不是很多，其中主要原因是岩石试件（例如，哑铃型试件）的制作加工比较困难，以及试件与试验机的安装连接也比较困难；即使有学者采用粘结法（圆柱形试件，两端通过高强胶与金属头连接），但很难确保拉伸应力完全平行试件轴心，且粘接剂强度有限，只适用于中等硬度岩石。
综上所述，如何快速、方便、低成本的制作出标准尺寸试件，以满足应用于不同岩石力学试验和创新型试验，从而获得真实的直接试验结果，仍是目前岩石力学领域的难题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种岩石尺寸缺陷修复和标准试件制备方法，以期解决现有技术中岩石试件制作困难、试验结果不够直观、可靠的技术难题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
设计一种岩石尺寸缺陷修复方法，包括以下步骤：
（1）浇注料处理：按80～150：34的质量比或80～150：41的体积比取CY-39型环氧树脂和YS-T31型树脂固化剂，混合均匀后，进行除气泡处理；
（2）模具布设：取缺陷岩石样品，彻底清洁其表面后，再将其布置于底面平整的试件模具内；
（3）浇筑成型：将步骤（1）所得浇注料浇入步骤（2）所得试件模具中，再次行除气泡处理；
（4）养护：15～25℃下干燥养护45～50小时，拆除模具，即修复完成。
优选的，在所述步骤（2）中，当制作磨蚀度标准试件时，选用方形盒体状的透明的模具，将缺陷岩石样品布设在模具的底表面上。
设计一种岩石标准试件的制备方法，包括以下步骤：
（1）浇注料处理：按80～150：34的质量比或80～150：41的体积比取CY-39型环氧树脂和YS-T31型树脂固化剂，混合均匀后，进行除气泡处理；
（2）模具布设：取造岩矿物原石或基础岩石样品，彻底清洁其表面后，再将其布置于底面平整的试件模具内；
（3）浇筑成型：将步骤（1）所得浇注料浇入步骤（2）所得试件模具中，再次行除气泡处理；
（4）养护：15～25℃下干燥养护45～50小时，拆除模具，即得标准试件。
优选的，在所述步骤（2）中，当制作磨蚀度标准试件时，选用方形盒体状的透明的模具，将基础石样品或造岩矿物原石布设在模具的底表面上；所述造岩矿物原石的粒径为2～15mm。
优选的，所述造岩矿物原石为粒径≥10mm的正长石、斜长石、石英、角闪石、辉石、橄榄石、方解石中的任意一种，在所述模具内布设一颗或分散布置两颗矿物，用于制备钢针滑动轨迹为单一矿物、或两端为单一矿物、或仅一端为单一矿物的磨蚀度规律的模拟岩石标准试件。
优选的，所述造岩矿物原石为粒径≥10mm的正长石、斜长石、石英、角闪石、辉石、橄榄石、方解石中的至少两种，布置于模具内，形成不同矿物种类组合，用于制备两端为不同种类纯矿物的钢针磨蚀度规律的模拟岩石标准试件。
优选的，在所述步骤（2）中，当制作单轴拉伸试件时，选用T形盒体状模具，取长方体状的基础岩石样品，将其两端分别置于两T形盒体状模具的搭板上，再用有机绝缘硅脂密封所有接口部位。
优选的，所述基础岩石样品两端各至少有1.5cm长度进入到对应的T形盒体中，以增加试件成型后的抗拔力。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果在于：
1. 本发明所制备的试件具有较好类岩石特性且完全透明，可肉眼观测试件的修复或制作质量并监测、掌握试验的全过程。
2. 利用本发明所制备的试件在进行岩石磨蚀度检测试验时，将缺陷岩石试件预先布置于模具表面，浇筑修复成标准立方体试件；借助树脂材料的透明性，还可得到针-岩交互界面结构和钢针入侵深度等多维信息。
3. 利用本发明所制备的试件在进行岩石单轴拉伸试验时，能够有效解决哑铃型岩石试件难以切割制作的问题，能够避免树脂和岩石的接触面成为力学薄弱区域，实现理想的加载效果。
4. 本发明可提高不规则形状的岩石样品的利用率，扩大其适用范围，降低试件制作成本，应用价值意义重大。
附图说明
图1为磨蚀度试验中待浇筑混合料的有机玻璃模具示例照片；
其中，模具为透明的方形盒体，其内布置有对应的缺陷岩石样品。
图2为按本发明制作完成的岩石磨蚀度检测试件之照片。
图3为自然界七种最常见的造岩矿物的示例照片。
图4为不同岩石的布置方案示意图。
图5为修复完成试件的磨蚀度试验检测状态下的照片。
图6为单轴拉伸试验中待浇筑混合料的有机玻璃模具结构示意图；
其中，1为接口密封，2为岩石试件，3为搭板，4为T形盒体；模具采用搭板连接的两个T形盒体，基础岩石样品布置在搭板。
图7为拉伸试验状态下的效果示意图；
其中，a为电缆，b为铝套，c为模锻钢球，d为制备的试件。
具体实施方式
下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。
在以下实施例中所涉及的仪器设备如无特别说明，均为常规仪器设备；所涉及的试剂如无特别说明，均为市售常规试剂；所涉及的试验方法，如无特别说明，均为常规方法。
实施例1：一种岩石尺寸缺陷的修复方法
所使用的模具由5块完全透明的正方形有机玻璃板组成，通过有机绝缘硅脂密封玻璃板形成为正方形盒体。具体制备步骤为：
（1）彻底清洁待测岩石，将其布置于模具内，如图1所示；
（2）取质量比为100：34的CY-39型环氧树脂和YS-T31型树脂固化剂混合物浇铸于模具；
（3）放入18℃的恒温鼓风干燥箱养护48小时，当试件具备了大于50MPa的力学强度后即可拆除模具；
（4）将测试面使用磨石机磨平，即可作为磨蚀度试验试件，如图2所示。
按常规方法检测试件的力学参数，结果如表1所示。
表1 力学参数
。
由表1可知，该树脂试件与多种岩石的性能和力学参数是接近的；树脂试件的抗拉强度为16.3MPa，远高于岩石。而且该方法能够利用易于获取的存在尺寸缺陷的岩石样，降低了岩石试件采集样及制作的难度，更加方便灵活，降低了试件制作成本。
实施例2：一种磨蚀度试验试件的制备方法
该磨蚀度试验中的标准试样为边长40mm的正方体。所使用的模具由5块完全透明的正方形有机玻璃板组成，通过有机绝缘硅脂密封玻璃板形成为正方形盒体。
为了检测各类造岩矿物及其组合工况的磨蚀度规律，采用如下方法制备磨蚀度试验的试件：
（1）选取同等风化程度的各类岩石，自然界七种最常见的造岩矿物如图3所示；
（2）使用PCL直通式破碎机将岩石研磨成15mm直径大小的颗粒，清洗干净后布置于模具内；取体积比为100：34的CY-39型环氧树脂和YS-T31型树脂固化剂混合物浇铸于模具；
当岩石种类仅一种时，由于颗粒直径较大，大于10mm磨蚀度钢针滑动区，因此布置一颗或分散布置两颗即可，如图4中（a）所示，用以研究钢针滑动轨迹为纯矿物、或两端为纯矿物、或仅一端为纯矿物的磨蚀度规律；
当选用两种或以上岩石时，可在单一岩石基础上，模具内布置多个不同种类岩石颗粒，相对位置自由控制，形成不同岩石组合，如图4中（b）所示，用以研究两端为不同种类岩石的钢针磨蚀度规律；
（3）放入18℃的恒温鼓风干燥箱养护48小时，当试件具备了大于50MPa的力学强度后即可拆除模具；
（4）将测试面使用磨石机磨平，即成，修复完成试件进行磨蚀度试验时如图5所示。
实施例3：一种单轴拉伸试验试件的制备方法
该单轴拉伸试验所用试件为哑铃型，所使用的模具两端为T形盒体，通过搭板连接成一个整体，每个T形盒体由10块完全透明的有机玻璃板组成，上部开口，并通过有机绝缘硅脂密封形成一个整体，如图6所示。
具体制备步骤为：
（1）彻底清洁待测岩石，放在两端为T形盒体的模具的搭板上，所有接口处均采用有机绝缘硅脂密封，缺陷岩石试件两端各有1.5厘米长度进入到T形盒体中，如图6所示，目的是增大树脂和缺陷岩石试件的接触面，树脂固化后可以提供充足的粘结力，作为拉伸实验中的抗拔力，避免树脂和岩石的接触面成为力学薄弱区域，实现理想的加载效果；
（2）取体积比为100：34的CY-39型环氧树脂和YS-T31型树脂固化剂混合物浇铸于模具；
（3）放入18℃的恒温鼓风干燥箱养护48小时，当试件具备了大于50MPa的力学强度后即可拆除模具。即成标准哑铃型试件，解决了哑铃型岩石试件难以切割制作的问题。
由上述方法制备的试件进行单轴拉伸试验时如图7所示，有效达到了避免树脂和岩石的接触面成为力学薄弱区域的目的。
上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明，但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明宗旨的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。

Claims (8)

1.一种岩石尺寸缺陷修复方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）浇注料处理：按80～150：34的质量比或80～150：41的体积比取CY-39型环氧树脂和YS-T31型树脂固化剂，混合均匀后，进行除气泡处理；
（2）模具布设：取缺陷岩石样品，彻底清洁其表面后，再将其布置于底面平整的试件模具内；
（3）浇筑成型：将步骤（1）所得浇注料浇入步骤（2）所得试件模具中，再次行除气泡处理；
（4）养护：15～25℃下干燥养护45～50小时，拆除模具，即修复完成。
2.根据权利要求1所述的岩石尺寸缺陷修复方法，其特征在于，在所述步骤（2）中，当制作磨蚀度标准试件时，选用方形盒体状的透明的模具，将缺陷岩石样品布设在模具中的底表面上。
3.一种岩石标准试件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）浇注料处理：按80～150：34的质量比或80～150：41的体积比取CY-39型环氧树脂和YS-T31型树脂固化剂，混合均匀后，进行除气泡处理；
（2）模具布设：取造岩矿物原石或基础岩石样品，彻底清洁其表面后，再将其布置于底面平整的试件模具内；
（3）浇筑成型：将步骤（1）所得浇注料浇入步骤（2）所得试件模具中，再次行除气泡处理；
（4）养护：15～25℃下干燥养护45～50小时，拆除模具，即得标准试件。
4.根据权利要求3所述的岩石标准试件的制备方法，其特征在于，在所述步骤（2）中，当制作磨蚀度标准试件时，选用方形盒体状的透明的模具，将基础石样品或造岩矿物原石布设在模具的底表面上；所述造岩矿物原石的粒径为2～15mm。
5.根据权利要求3所述的岩石标准试件的制备方法，其特征在于，所述造岩矿物原石为粒径≥10mm的正长石、斜长石、石英、角闪石、辉石、橄榄石、方解石中的任意一种，在所述模具内布置一颗或分散布置两颗矿物，用于制备钢针滑动轨迹为单一矿物、或两端为单一矿物、或仅一端为单一矿物的磨蚀度规律的模拟岩石标准试件。
6.根据权利要求3所述的岩石标准试件的制备方法，其特征在于，所述造岩矿物原石为粒径≥10mm的正长石、斜长石、石英、角闪石、辉石、橄榄石、方解石中的至少两种，布置于模具内，形成不同矿物种类组合，用于制备两端为不同种类纯矿物的钢针磨蚀度规律的模拟岩石标准试件。
7.根据权利要求3所述的岩石标准试件的制备方法，其特征在于，在所述步骤（2）中，当制作单轴拉伸试件时，选用T形盒体状模具，取长方体状的基础岩石样品，将其两端分别置于两T形盒体状模具的搭板上，再用有机绝缘硅脂密封所有接口部位。
8.根据权利要求7所述的岩石标准试件的制备方法，其特征在于，所述基础岩石样品两端各至少有1.5cm长度进入到对应的T形盒体中，以增加试件成型后的抗拔力。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110320122A (zh) * 2019-06-12 2019-10-11 华北水利水电大学 岩石矿物磨蚀度精准检测方法
CN114047082A (zh) * 2021-11-02 2022-02-15 太原理工大学 非均匀地应力固井水泥环与地层界面剪切强度测试方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103926122A (zh) * 2014-04-11 2014-07-16 中国石油大学(北京) 出砂岩心及其制作设备和制作方法
CN104089806A (zh) * 2014-07-17 2014-10-08 中国石油大学(华东) 一种多重孔隙结构人造岩心及其制备方法
CN104280281A (zh) * 2014-10-27 2015-01-14 三峡大学 一种岩石试验中的缺陷岩样修补方法
CN106248516A (zh) * 2016-09-19 2016-12-21 中铁隧道集团有限公司 一种评价岩石性能新指标idv的试验方法
CN106442064A (zh) * 2016-10-28 2017-02-22 西南石油大学 一种环氧树脂包裹岩心的浇铸方法
CN106908323A (zh) * 2017-02-24 2017-06-30 河海大学 一种类岩石材料水力劈裂试验装置及方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103926122A (zh) * 2014-04-11 2014-07-16 中国石油大学(北京) 出砂岩心及其制作设备和制作方法
CN104089806A (zh) * 2014-07-17 2014-10-08 中国石油大学(华东) 一种多重孔隙结构人造岩心及其制备方法
CN104280281A (zh) * 2014-10-27 2015-01-14 三峡大学 一种岩石试验中的缺陷岩样修补方法
CN106248516A (zh) * 2016-09-19 2016-12-21 中铁隧道集团有限公司 一种评价岩石性能新指标idv的试验方法
CN106442064A (zh) * 2016-10-28 2017-02-22 西南石油大学 一种环氧树脂包裹岩心的浇铸方法
CN106908323A (zh) * 2017-02-24 2017-06-30 河海大学 一种类岩石材料水力劈裂试验装置及方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110320122A (zh) * 2019-06-12 2019-10-11 华北水利水电大学 岩石矿物磨蚀度精准检测方法
CN114047082A (zh) * 2021-11-02 2022-02-15 太原理工大学 非均匀地应力固井水泥环与地层界面剪切强度测试方法

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