CN111551415A - 一种含孔隙裂隙试件的制备装置及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一个含有裂隙试件的制备装置及制备方法，装置包括圆筒、固定环、固定片、固定网、温感水溶线等。利用温感水溶线在特定温度下溶于水的特点，用温感水溶线模拟裂隙。首先将温感水溶线按照裂隙参数固定于模具中，然后往模具中填入混凝土，待混凝土完全凝固后，脱模，将试件浸入水中，水温高于温感水溶线溶解温度，温感水溶线溶于水后，空置空间即为裂隙。装置构成简单，操作简便，采用温感水溶线模拟裂隙，能够保证制作出的裂隙完全达到设计的要求。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程技术领域，具体涉及一种含孔隙裂隙试件的制备装置及制备方法。
背景技术
天然煤岩体中含有大量的节理裂隙，在实验室开展相关研究时，为简化变量，会制作含有节理裂隙的试件来模拟天然煤岩体，目前制作含有节理裂隙的煤岩体通常的做法是：制作方形或者圆形模具，在模具特定位置放置金属片或其他材料，往模具中注入混凝土或类似材料，在填充材料即将凝固时取出金属片，利用金属片取出后的空间模拟天然煤岩体裂隙。这种做法的缺点是：取出金属片的时间难以掌握，取出时间过早时，混凝土尚未完全凝固，混凝土会填充金属片取出后的空间；金属片取出时间过晚时，混凝土已经完全凝固，金属片难以取出甚至无法取出；最终导致模拟的裂隙达不到设计的要求。现有的制作方法均模拟片状裂隙，对于模拟单个裂隙非常少见。因此，本发明提出一种孔隙裂隙试件的制备装置及方法解决上述问题。
发明内容
为了解决当前制作含有节理裂隙的煤岩体的裂隙达不到设计的要求且现有制作裂隙均为片状裂隙的技术问题，本发明提供一种含孔隙裂隙试件的制备装置及方法，可适用于模拟煤、岩石、混凝土各种天然材料的含裂隙试件的制作，装置构成简单，操作简便。
一种含孔隙裂隙试件的制备装置，所述制备装置包括圆筒、固定环、固定片、固定网和温感水溶线，所述圆筒为两端开口的圆柱形，圆筒底端的固定片、固定网和圆筒底端通过螺钉固定连接，圆筒顶端的固定环、固定网和圆筒顶端通过螺钉固定连接，所述温感水溶线为长线段、小碎段或长线段与小碎段混合设置于圆筒内部。
进一步地，所述固定片为圆饼状，所述固定环为圆环状，所述固定片和固定环上分别设置4个螺孔。
进一步地，所述的固定网由方格组成，在圆筒底端，4个螺钉依次穿过圆筒底端边缘、固定网和固定片上的螺孔进行固接，在圆筒顶端，4个螺钉依次穿过固定环、固定网和圆筒顶端边缘进行固接。
进一步地，长线段的温感水溶线为一条上下直径相同的温感水溶线或上下不同直径的温感水溶线搭载在一起的温感水溶线，所述圆筒内可设置单条或多条温感水溶线。
进一步地，小碎段的温感水溶线的长度相同或不同，直径相同或不同。
一种含孔隙裂隙试件的制备方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1、选择所述制备装置零部件，根据模拟裂隙的参数进行选择圆筒、固定环、固定片和固定网以及温感水溶线的尺寸；
步骤2、安装孔隙裂隙试件的制备装置，采用4个螺钉依次穿过圆筒底端边缘、固定网和固定片进行固接，再采用4个螺钉依次穿过固定环、固定网和圆筒顶端边缘进行固接；
步骤3、安装温感水溶线并向圆筒内充填填充材料；
步骤4、圆筒内的充填材料完全凝固后，将两端的螺钉旋下脱模取出试件；
步骤5、将试件浸入水浴中，水温高于且保持温感水溶线的溶解温度，待水完全浸入试件后，取出试件待用，含孔隙裂隙试件制备完成。
进一步地，所述步骤3中温感水溶线的安装及填充材料的充填方法具体为：
所需温感水溶线为长线段时，根据裂隙的数量、倾角和互相之间连通状态，将长线段的温感水溶线两端分别固定在圆筒两端的固定网上，并向圆筒内充填填充材料；
所需温感水溶线为小碎段时，将温感水溶线与填充材料进行混合并进行均匀搅拌之后充填到圆筒内；
所需温感水溶线为长线段和小碎段混合使用时，根据裂隙的数量、倾角和互相之间连通状态，将长线段的温感水溶线两端分别固定在圆筒两端的固定网上，然后将所需的小碎段的温感水溶线与填充材料进行混合并进行均匀搅拌之后充填到圆筒内。
进一步地，所述步骤3中的充填材料为混凝土、石膏、橡皮泥、树脂或硅胶。
有益效果：本发明可适用于模拟煤、岩石、混凝土各种天然材料的含裂隙试件的制作；装置构成简单，操作简便；可以模拟单条及若干条裂隙，裂隙的长度、直径、数量、连通状态可以根据需求设置；既可以模拟贯通型裂隙(直线固定两端)，也可以模拟非贯通型裂隙(分割成小段)；可以模拟同时含有多种不同参数裂隙(贯通非贯通、不同长度、不同直径、不同连通状态)；采用温感水溶线模拟裂隙，能够保证制作出的裂隙完全达到设计的要求。
附图说明
图1、孔隙裂隙试件的制备装置的结构示意图；
图2、孔隙裂隙试件的制备装置的俯视图；
图3、固定环结构示意图；
图4、固定片结构示意图。
1、固定环，2、圆筒，3、固定片，4、螺钉，5、温感水溶线，6、第一螺孔，7、第二螺孔，8、第一固定网，9、第二固定网。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
下面结合附图对本发明进行详细描述
一种含孔隙裂隙试件的制备装置，所述制备装置包括圆筒2、固定环1、固定片3、固定网8和温感水溶线5，所述圆筒为两端开口的圆柱形，圆筒底端的固定片3、第一固定网8和圆筒底端通过螺钉4固定连接，圆筒顶端的固定环1、第二固定网9和圆筒顶端通过螺钉固定连接，所述温感水溶线5为长线段、小碎段或长线段与小碎段混合设置于圆筒内部。
圆筒2两端布置有固定网，固定网由方格组成；圆筒底端设置有固定片3，固定片3为圆形状，固定片上布置有4个第二螺孔7，固定片3与第二固定网9与圆筒底端通过4个螺钉连接，螺钉依次穿过圆筒底端边缘、第二固定网和固定片3；圆筒顶端设置有固定环1，固定环1为圆环状，固定环1上布置有4个螺孔，固定环1与第一固定网8与圆筒顶端通过4个螺钉连接，螺钉依次穿过固定环1、第一固定网、圆筒顶端边缘；温感水溶线的长度、直径可以根据模拟裂隙的参数进行选择，根据裂隙的数量、倾角、互相之间连通状态，将温感水溶线两端分别系在圆筒两端的固定网上。
采用含孔隙裂隙试件的制备装置的制备方法，所述方法包括以下步骤：
步骤1、选择所述制备装置零部件，根据模拟裂隙的参数进行选择圆筒、固定环、固定片和固定网以及温感水溶线的尺寸；
步骤2、安装孔隙裂隙试件的制备装置，采用4个螺钉依次穿过圆筒底端边缘、固定网和固定片进行固接，再采用4个螺钉依次穿过固定环、固定网和圆筒顶端边缘进行固接；
步骤3、安装温感水溶线并向圆筒内充填填充材料；
所需温感水溶线为长线段时，根据裂隙的数量、倾角和互相之间连通状态，将长线段的温感水溶线两端分别固定在圆筒两端的固定网上，并向圆筒内充填填充材料；
所需温感水溶线为小碎段时，将温感水溶线与填充材料进行混合并进行均匀搅拌之后充填到圆筒内；
所需温感水溶线为长线段和小碎段混合使用时，根据裂隙的数量、倾角和互相之间连通状态，奖长线段的温感水溶线两端分别固定在圆筒两端的固定网上，然后将所需的小碎段的温感水溶线与填充材料进行混合并进行均匀搅拌之后充填到圆筒内。
充填材料为混凝土石膏、橡皮泥、树脂或硅胶。
步骤4、圆筒内的充填材料完全凝固后，将两端的螺钉旋下脱模取出试件；
步骤5、将试件浸入水浴中，水温高于且保持温感水溶线的溶解温度，待水完全浸入试件后，取出试件待用，含孔隙裂隙试件制备完成。
本发明为一个制作含有裂隙试件的制备装置及制备方法，装置包括圆筒、固定环、固定片、固定网、温感水溶线等。利用温感水溶线在特定温度下溶于水的特点，用温感水溶线模拟裂隙。首先将温感水溶线按照裂隙参数固定于模具中，然后往模具中填入混凝土，待混凝土完全凝固后，脱模，将试件浸入水中，水温高于温感水溶线溶解温度，温感水溶线溶于水后，空置空间即为裂隙。
模具的形状和尺寸可以根据需求更改，模具填充材料可以根据需求更改，例如使用不同配比的混凝土、石膏等材料。温感水溶线的布置方式可以根据需求调整，除上述的固定圆筒两端、分割成小段掺入填充材料外，类似的布置方式应该视为与本发明同类。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种含孔隙裂隙试件的制备装置，其特征在于，所述制备装置包括圆筒、固定环、固定片、固定网和温感水溶线，所述圆筒为两端开口的圆柱形，圆筒底端的固定片、固定网和圆筒底端通过螺钉固定连接，圆筒顶端的固定环、固定网和圆筒顶端通过螺钉固定连接，所述温感水溶线为长线段、小碎段或长线段与小碎段混合设置于圆筒内部。
2.根据权利要求1所述的一种含孔隙裂隙试件的制备装置，其特征在于，所述固定片为圆饼状，所述固定环为圆环状，所述固定片和固定环上分别设置4个螺孔。
3.根据权利要求2所述的一种含孔隙裂隙试件的制备装置，其特征在于，所述的固定网由方格组成，在圆筒底端，4个螺钉依次穿过圆筒底端边缘、固定网和固定片上的螺孔进行固接，在圆筒顶端，4个螺钉依次穿过固定环、固定网和圆筒顶端边缘进行固接。
4.根据权利要求1所述的一种含孔隙裂隙试件的制备装置，其特征在于，长线段的温感水溶线为一条上下直径相同的温感水溶线或上下不同直径的温感水溶线搭载在一起的温感水溶线，所述圆筒内可设置单条或多条温感水溶线。
5.根据权利要求1所述的一种含孔隙裂隙试件的制备装置，其特征在于，小碎段的温感水溶线的长度相同或不同，直径相同或不同。
6.采用权利要求1-5之一所述的一种含孔隙裂隙试件的制备装置的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤1、选择所述制备装置零部件，根据模拟裂隙的参数进行选择圆筒、固定环、固定片和固定网以及温感水溶线的尺寸；
步骤2、安装孔隙裂隙试件的制备装置，采用4个螺钉依次穿过圆筒底端边缘、固定网和固定片进行固接，再采用4个螺钉依次穿过固定环、固定网和圆筒顶端边缘进行固接；
步骤3、安装温感水溶线并向圆筒内充填填充材料；
步骤4、圆筒内的充填材料完全凝固后，将两端的螺钉旋下脱模取出试件；
步骤5、将试件浸入水浴中，水温高于且保持温感水溶线的溶解温度，待水完全浸入试件后，取出试件待用，含孔隙裂隙试件制备完成。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3中温感水溶线的安装及填充材料的充填方法具体为：
所需温感水溶线为长线段时，根据裂隙的数量、倾角和互相之间连通状态，将长线段的温感水溶线两端分别固定在圆筒两端的固定网上，并向圆筒内充填填充材料；
所需温感水溶线为小碎段时，将温感水溶线与填充材料进行混合并进行均匀搅拌之后充填到圆筒内；
所需温感水溶线为长线段和小碎段混合使用时，根据裂隙的数量、倾角和互相之间连通状态，将长线段的温感水溶线两端分别固定在圆筒两端的固定网上，然后将所需的小碎段的温感水溶线与填充材料进行混合并进行均匀搅拌之后充填到圆筒内。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3中的充填材料为混凝土、石膏、橡皮泥、树脂或硅胶。
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