用于复合岩层相似模拟的类岩石试样的制备及取样方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于复合岩层相似模拟的类岩石试样的制备方法，尤其适用于单轴压缩和三轴压缩等试验中研宄复合岩层力学特征的相似模拟试样的制备及取样。
【背景技术】
[0002]在岩石力学领域，层状复合岩层是一种经常遇到的地质体，其力学特性一直是众多学者的重点研宄对象。考虑到在真实岩石材料中要想得到理想的复合岩层岩石试块较为困难，因此可以通过配制岩石类相似模型材料来制作复合岩层试验模型，而制作这类类岩石模型的重点在于让不同力学性质的多种相似材料按照试验要求组合在一起，形成层层交替的层状复合岩层模型。目前，还没有比较好的制作层状复合岩层的方法，大部分是现场采集不太理想的自然岩石，而本发明正是基于目前的研宄情况解决了这一现实问题，为层状复合岩层的研宄提出了一种可行简便的研宄方法。
【发明内容】
[0003]技术问题:本发明的目的是针对获取自然层状复合岩层岩石试样较困难的情况，提供一一种易于加工、取样简单、操作方便的用于复合岩层岩石相似模拟的类岩石试样的制备及取样方法。
[0004]技术方案:为实现上述目的，本发明的模拟复合岩层的类岩石试样制备及取样方法，包括如下步骤:
[0005]a.组装模具，并制备至少两种不同材质的模拟复合岩层的相似材料，所述组装模具由方形底板、经螺栓固定围在方形底板周边的挡板构成的箱体，箱体的两侧挡板内间隔对称开有多个可插装隔板的凹槽；
[0006]b.根据实验需要，在箱体两侧挡板内的凹槽中插装至少一块隔板，将配制好的不同相材质的似材料交替浇筑到隔层中，边浇筑边手动捣实，再用振动机进行捣实，之后将浇筑的相似材料表面抹平；
[0007]c.待浇筑材料初凝后，将隔板抽出，让多层浇筑材料自然接触凝结为一体；
[0008]d.待多层浇筑材料自然接触凝结24小时后，拆除模具，将已成型的类岩石试块放入水中养护21天，以达到预定的强度；
[0009]e.将养护好的类岩石试块自然晾干，固定在特制的钻取平台上，根据类岩石试样的实验要求，调整钻取平台的角度，通过岩样取样机竖直向下对类岩石试块进行取样，得到不同岩层角度的复合岩层相似模拟试样；所述调整平台的角度为0-75°。
[0010]所述的相似材料在浇筑前，先在模具内涂抹机油，并在插装的隔板上贴一层保鲜膜，以便抽取时能顺利从未凝固的相似材料中脱离。
[0011]所述的隔板为I?25块。
[0012]所述两侧挡板上的凹槽宽度为1mm，槽深为0.5mm，隔板的厚度为0.8mm。
[0013]有益效果:本发明通过模具可以一次性浇筑成整块的复合岩层类岩石材料试样，然后将其固定在特制的平台上，平台可沿竖直方向旋转不同角度，钻头保持竖直向下钻取，这样可以钻取出不同岩层角度的标准试样，用于单轴压缩和三轴压缩等试验中研宄复合岩层岩石的力学特征。同其他复合岩层试验试样的获取方法相比，具有如下明显优势:
[0014]I)该模具能够一次性成型不同岩石材料互层的复合岩层类岩石试块，经过在特制平台上的钻取即可得到不同岩层角度的标准试样，可用于单轴、三轴压缩等试验中研宄复合岩层岩石的力学特性；
[0015]2)模型模具构思巧妙，结构简单，拆装方便，通过制作不同凹槽间隔的侧向挡板可以调整各岩层的厚度，以便制备不同岩层厚度的试样，满足不同的试验要求；
[0016]3)相似材料的浇筑简单方便，通过可旋转的特制平台可方便的得到不同岩层角度的试样，满足不同的试验要求。
【附图说明】
[0017]图1是本发明方法的模型模具示意图；
[0018]图2是本发明方法中相似材料浇筑成型的复合岩层试块示意图；
[0019]图3是本发明方法中用于钻取不同岩层倾角试样的可旋转钻样平台；
[0020]图4是本发明方法中试样钻取示意图。
[0021]图中:1 一类岩石试块，2 —岩样取样机，3 —钻取平台，4 一箱体，5 —隔板。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述:
[0023]本发明用于复合岩层相似模拟的类岩石试样的制备及取样方法，步骤如下:
[0024]a.组装模具，并制备至少两种不同材质的模拟复合岩层的相似材料，所述组装模具由方形底板、经螺栓固定围在方形底板周边的挡板构成的箱体4，如图1所示，箱体4的两侧挡板内间隔对称开有多个可插装隔板5的凹槽；所述两侧挡板上的凹槽宽度为1mm，槽深为0.5mm，隔板5的厚度为0.8mm ；
[0025]b.根据实验需要，在箱体4两侧挡板内的凹槽中插装I?25块隔板5，将模具内部分成两个或多个隔层，在相似材料浇筑前，先在模具内涂抹机油，并在插装的隔板5上贴一层保鲜膜，以便抽取时能顺利从未凝固的相似材料中脱离；将配制好的不同相材质的似材料交替浇筑到隔层中，边浇筑边手动捣实，再用振动机进行捣实，之后将浇筑的相似材料表面抹平；
[0026]c.待浇筑材料初凝后，将隔板5抽出，让多层浇筑材料自然接触凝结为一体，如图2所示；
[0027]d.待多层浇筑材料自然接触凝结24小时后，拆除模具，将已成型的类岩石试块I放入水中养护21天，以达到预定的强度；
[0028]e.将养护好的类岩石试块I自然晾干，固定在特制的钻取平台3上，所述的钻取平台3如图3所示，由底架和铰接在底架上的摆动架构成，底架和摆动架之间对称设有弧形角度定位板。根据类岩石试样I的实验要求，调整钻取平台3的角度，调整平台的角度为0-75° ;如图4所示，通过岩样取样机2竖直向下对类岩石试块I进行取样，即可得到不同岩层角度的复合岩层相似模拟试样。
【主权项】
1.一种用于复合岩层相似模拟的类岩石试样的制备及取样方法，其特征在于，包括以下步骤: a.组装模具，并制备至少两种不同材质的模拟复合岩层的相似材料，所述组装模具由方形底板、经螺栓固定围在方形底板周边的挡板构成的箱体(4 )，箱体(4 )的两侧挡板内间隔对称开有多个可插装隔板(5)的凹槽； b.根据实验需要，在箱体(4)两侧挡板内的凹槽中插装至少一块隔板(5)，将配制好的不同相材质的似材料交替浇筑到隔层中，边浇筑边手动捣实，再用振动机进行捣实，之后将浇筑的相似材料表面抹平； c.待浇筑材料初凝后，将隔板(5)抽出，让多层浇筑材料自然接触凝结为一体； d.待多层浇筑材料自然接触凝结24小时后，拆除模具，将已成型的类岩石试块(I)放入水中养护21天，以达到预定的强度； e.将养护好的类岩石试块(I)自然晾干，固定在特制的钻取平台(3)上，根据类岩石试样(I)的实验要求，调整钻取平台(3)的角度，通过岩样取样机(2)竖直向下对类岩石试块(I)进行取样，得到不同岩层角度的复合岩层相似模拟试样；所述调整平台的角度为0-75。。
2.根据权利要求1所述的用于复合岩层相似模拟的类岩石试样的制备及取样方法，其特征在于:所述的相似材料在浇筑前，先在模具内涂抹机油，并在插装的隔板(5)上贴一层保鲜膜，以便抽取时能顺利从未凝固的相似材料中脱离。
3.根据权利要求1所述的用于复合岩层相似模拟的类岩石试样的制备及取样方法，其特征在于:所述的隔板为I?25块。
4.根据权利要求1所述的用于复合岩层相似模拟的类岩石试样的制备及取样方法，其特征在于:所述两侧挡板上的凹槽宽度为1mm，槽深为0.5mm，隔板(5)的厚度为0.8mm。
【专利摘要】一种用于复合岩层相似模拟的类岩石试样的制备及取样方法，包括组装模具、在组装模具内插装隔板，在插装隔板的隔层内浇注相似材料，待浇筑材料初凝后，将隔板抽出，让多层浇筑材料自然接触凝结为一体；待多层浇筑材料自然接触凝结后，拆除模具，将已成型的类岩石试块放入水中养护，以达到预定的强度；最后，将试块固定在特制的可竖直旋转的平台上，用岩样取样机钻取出不同岩层角度的标准试验试样。此方法中模具易于加工，操作简便易行，可以得到不同尺寸和性质的复合岩层类岩石试样。
【IPC分类】G01N1-08, G01N1-28
【公开号】CN104634629
【申请号】CN201510024487
【发明人】杨圣奇, 殷鹏飞
【申请人】中国矿业大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年1月16日