CN112304743B - 一种固体球壳龟裂模拟试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种固体球壳龟裂模拟试验装置，包括悬挂装置，所述悬挂装置上悬挂有支撑骨架，所述支撑骨架上均匀布设有若干注水管道，所述注水管道上均匀开设有注水孔，若干所述注水管道之间充分填充有若干材料包裹形成材料包裹层，所述材料包裹内设有以氧化钙为主要材料的热膨胀材料，在所述材料包裹层外铺设有固体球壳模型材料层，所述固体球壳模拟材料层为预制固体球壳层，制作材料包括水泥、黏土、石灰粉、橡胶粉和石蜡，养护达到一定强度，本发明提供了一种可视效果明显，安全性能好，制作简单，操作方便的固体球壳龟裂模拟试验装置。

Description

一种固体球壳龟裂模拟试验装置
技术领域
本发明涉及岩石力学试验设备技术领域，具体为一种固体球壳龟裂模拟试验装置。
背景技术
龟裂是一个力学系统以能量最小、路径最短原理形成多边形裂纹的临界自组织现象。固体球壳破裂行为的研究，可能对于解释板块构造和大陆裂解有重要的指导意义。目前还没有可以模拟固体球壳在内部温度上升扩容膨胀作用下产生表面龟裂现象的装置，基于上述问题本案由此而生。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种可视效果明显，安全性能好，制作简单，操作方便的固体球壳龟裂模拟试验装置，解决了上述背景技术中提出的问题。
（二）技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种固体球壳龟裂模拟试验装置，包括悬挂装置，所述悬挂装置上悬挂有骨架，所述骨架上均匀布设有若干注水管道，所述注水管道上均匀开设有出水孔，若干所述注水管道之间填充有若干材料包裹形成材料包裹层，所述材料包裹内设有热膨胀材料，在所述材料包裹层外铺设预制丁基橡胶层，在所述丁基橡胶层外铺设有固体球壳模拟材料层，所述固体球壳模拟材料层的制作材料包括水泥、石灰粉、黏土和石蜡。
进一步的，所述悬挂装置包括两个间隔设置的三角形支架，两个三角形支架之间环绕有钢绞线。
进一步的，所述骨架由支架与钢绞线搭建而成。
进一步的，所述材料包裹由无纺布制成。
进一步的，所述材料包裹外包裹有耐膨胀的耐热橡胶，定位固定在注水管道之间。
进一步的，所述注水管道的进水端和出水端均设有水量观测窗口及流量限制阀。
进一步的，所述固体球壳模拟材料层的上端和下端均预留有小孔。
（三）有益效果
本发明提供了一种固体球壳龟裂模拟试验装置。具备以下有益效果：
1、本发明不需要外部任何的约束和加载，只是通过材料本身的化学反应，实现了固体球壳内部的热与膨胀共同作用形成的固体球壳表层龟裂现象整体试验装置可清晰显示固体球壳龟裂裂缝。
2、整体安全性好，制作简单。
3、整体试验装置可清晰显示固体球壳表面龟裂裂缝，可视性好。
附图说明
图1为本发明一种地壳龟裂模拟实验装置的结构示意图。
标注说明：1、支架；2、注水管道；3、材料包裹层；4、固体球壳模拟材料层；5、悬挂装置；6、水量观察窗口及流量限制阀；7、三角形支架。
具体实施方式
参照图1对本发明一种地壳龟裂模拟实验装置的实施例作进一步说明。
一种固体球壳龟裂模拟试验装置，包括悬挂装置5，所述悬挂装置5上悬挂有骨架1，所述骨架1上均匀布设有若干注水管道2，所述注水管道2上均匀开设有出水孔，若干所述注水管道2之间填充有若干材料包裹形成材料包裹层3，所述材料包裹内设有热膨胀材料，在所述材料包裹层3外铺设有固体球壳模拟材料层4，所述固体球壳模拟材料层4的制作材料包括水泥、黏土和石蜡。
本实施例中通过设置悬挂装置5，可模拟地球在太空中的悬浮状态，相对于的内部热膨胀力而言，引起球壳龟裂的过程中模型的重力可忽略不计，在制作时需要在固体球壳模拟材料层4外设置模具，确保固体球壳模拟材料层4在模具内成型，进行试验的时候，通过注水管道2接入水，水进入材料包裹层3后与材料包裹内的热膨胀材料反应体积膨胀，并放出大量热能，模拟固体球壳下部地幔等结构受热膨胀后的运动特性，在膨胀力的作用下使得固体球壳模拟材料层4发生龟裂，本实施例中的固体球壳模拟材料层4中水泥和粘土能很好的模拟龟裂裂缝的产生和清晰的反应裂缝的痕迹，根据模拟结果可以推测，固体球壳在温度膨胀（特别是熔融扩容）作用下的力学状态，完全能够满足产生固体球壳龟裂的力学要求，并且其中的石蜡受热熔化，冷却凝固，可以更直观更清晰的反映出裂缝产生的部位与形状，并模拟熔融状态的热岩浆液，上述试验装置不需要外部任何的约束和加载，只是通过材料本身的化学反应，实现了固体球壳内部的热与膨胀共同作用形成的固体球壳表层龟裂现象，为地球早期固体球壳龟裂的演变提供试验基础。
本实施例优选的所述悬挂装置5包括两个间隔设置的三角形支架，两个三角形支架之间环绕有钢绞线。
本实施例优选的所述骨架1由支架与钢绞线搭建而成。
本实施例优选的所述材料包裹由耐膨胀的耐热橡胶制成，可以更好的传递反应热，并且其延展性能可以体现出反应的膨胀特性，模拟固体球壳下部地幔等结构的运动特性。
本实施例优选的所述材料包裹外包裹有无纺布，通过所述无纺布定位固定在注水管道2之间，可便于将材料包裹逐一固定形成材料包裹层3。
本实施例优选的所述注水管道2的进水端和出水端均设有水量观测窗口及流量限制阀6，顶部的水量观测窗口及流量限制阀6可以在反应剂输入完成后闭合，减少反应热的损失；底部的水量观测窗口及流量限制阀6可以待反应完全后打开，观察反应物的状态以此来判断整个反应的完成状况。
本实施例优选的所述固体球壳模拟材料层4的上端和下端均预留有小孔，上端的小孔便于为反应提供反应剂，下端的小孔可在反应结束后观察剩余反应剂的状况判断反应是否完全。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种固体球壳龟裂模拟试验装置，其特征在于：包括悬挂装置，所述悬挂装置上悬挂有骨架，所述骨架上均匀布设有若干注水管道，所述注水管道上均匀开设有注水孔，若干所述注水管道之间填充有若干材料包裹形成材料包裹层，所述材料包裹内设有热膨胀材料，在所述材料包裹层外铺设预制丁基橡胶层，在所述丁基橡胶层外铺设有固体球壳模拟材料层，所述固体球壳模拟材料层的制作材料包括水泥、石灰粉、黏土和石蜡；所述石蜡受热熔化，冷却凝固，可以更直观更清晰的反映出裂缝产生的部位与形状，并模拟熔融状态的热岩浆液。
2.根据权利要求1所述的一种固体球壳龟裂模拟试验装置，其特征在于：所述悬挂装置包括两个间隔设置的三角形支架，两个三角形支架之间环绕有钢绞线。
3.根据权利要求1所述的一种固体球壳龟裂模拟试验装置，其特征在于：所述骨架由支架与钢绞线搭建而成。
4.根据权利要求1所述的一种固体球壳龟裂模拟试验装置，其特征在于：所述材料包裹由无纺布包裹而成，并均匀分布在固体球壳模拟材料层的内侧，所述材料包裹固定在注水管道上。
5.根据权利要求4所述的一种固体球壳龟裂模拟试验装置，其特征在于：所述材料包裹外包裹有耐膨胀的耐热橡胶。
6.根据权利要求1所述的一种固体球壳龟裂模拟试验装置，其特征在于：所述注水管道的进水端和出水端均设有水量观测窗口及流量限制阀。
7.根据权利要求1所述的一种固体球壳龟裂模拟试验装置，其特征在于：所述固体球壳模拟材料层的上端和下端均预留有小孔。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5417103A (en) * 1993-11-10 1995-05-23 Hunter; Roger J. Method of determining material properties in the earth by measurement of deformations due to subsurface pressure changes
CN201035825Y (zh) * 2007-04-20 2008-03-12 黎创荫 地震演示仪
US8392165B2 (en) * 2009-11-25 2013-03-05 Halliburton Energy Services, Inc. Probabilistic earth model for subterranean fracture simulation
CN101769916B (zh) * 2010-01-25 2014-06-18 江苏苏博特新材料股份有限公司 水泥基材料膨胀/收缩应力测试方法
CN201788161U (zh) * 2010-02-02 2011-04-06 国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司 基于点热源法的土壤热阻系数测量探头
CN102335069A (zh) * 2010-07-28 2012-02-01 宋清强 一种药贴
CN103234822B (zh) * 2013-03-27 2015-04-22 山东大学 用于岩土工程土壤龟裂破坏的模型试验装置及方法
WO2016115038A1 (en) * 2015-01-12 2016-07-21 Southwestern Energy Company Novel proppant and methods of using the same
CN105004664B (zh) * 2015-08-10 2017-09-29 华北理工大学 一种测量膨胀材料膨胀压与温度的测试装置
CN206960465U (zh) * 2017-05-23 2018-02-02 安徽建筑大学 一种用于粘性土龟裂发展的观测装置
CN107382330B (zh) * 2017-06-23 2020-09-08 鞍山市和丰耐火材料有限公司 一种加强整体性的高寿命cas-ob浸渍罩的生产使用方法
CN208110902U (zh) * 2017-11-20 2018-11-16 佳木斯大学 一种用于地理教学的教学仪器装置
CN111157614B (zh) * 2020-01-03 2023-08-08 杭州萧山鼎立机械有限公司 铆压后裂纹检测方法
CN111595694A (zh) * 2020-06-04 2020-08-28 北京石油化工学院 模拟干热岩致裂形成裂缝形态的装置及方法

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