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一种含孔隙裂隙试件的制备装置及制备方法


技术摘要:
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,  全部
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。
技术实现要素:
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; 3 CN 111551415 A 说 明 书 2/3 页 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。
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