[發(fā)明專利]單軸抗壓強(qiáng)度20—30MPa均質(zhì)巖石模型及制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410057455.7
• 申請(qǐng)日: 2014-02-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103852357A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張向陽(yáng);賀永勝;明治清;孔福利;丁幸波;陳安敏;龐偉賓;范俊奇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍總參謀部工程兵科研三所
• 主分類號(hào): G01N1/28
• 分類號(hào): G01N1/28
• 代理公司: 洛陽(yáng)市凱旋專利事務(wù)所 41112
• 代理人: 陸君

?

?技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于模擬均質(zhì)巖石模型抗壓技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種單軸抗壓強(qiáng)度20—30MPa均質(zhì)巖石模型及制備方法。

背景技術(shù)

在進(jìn)行模型試驗(yàn)時(shí)，需要在模型塊體中間層面上布置傳感器，因此，夯筑模型體時(shí)，需將模型體分為上、下兩層夯筑，在下層模型體上表面布置完傳感器后，再將這兩個(gè)半模型合模，通過(guò)粘結(jié)劑粘結(jié)為一個(gè)整體。在地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)中，對(duì)粘結(jié)劑的要求是：具有一定的粘結(jié)強(qiáng)度，抗壓強(qiáng)度等物理力學(xué)參數(shù)與被粘結(jié)的模型材料相近，固化后在室溫下性能穩(wěn)定，模型體的斷裂線能夠穿過(guò)粘結(jié)，保證上、下面破壞形態(tài)的相似，目前常用的粘結(jié)劑有：

（1）以環(huán)氧樹(shù)脂為主要成份的粘結(jié)劑

環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)劑的優(yōu)點(diǎn)是其不含游離水分，可在常溫下固化，無(wú)需烘烤，其力學(xué)性能可采用不同配比來(lái)改變。但這種粘結(jié)劑強(qiáng)度高，當(dāng)模型材料強(qiáng)度較低時(shí)，模型中的斷裂線常不能穿過(guò)粘結(jié)面，造成上、下面破壞形態(tài)的不同。

（2）淀粉—石膏粘結(jié)劑

這種材料的優(yōu)點(diǎn)是粘結(jié)面力學(xué)性能與模型材料性能相近，缺點(diǎn)是由于有游離水分的存在，需要烘烤，大面積粘結(jié)時(shí)，不易干燥。

（3）桃膠—石膏粘結(jié)劑

這種材料的優(yōu)點(diǎn)與淀粉—石膏粘結(jié)劑相同。

本次模型試驗(yàn)選取的材料強(qiáng)度低，不能夠選用環(huán)氧樹(shù)脂型粘結(jié)劑；而且粘結(jié)面大，不具備烘烤干燥條件，不能選取淀粉—石膏或桃膠—石膏粘結(jié)劑。

發(fā)明內(nèi)容

???為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，?本發(fā)明的目的在于提供一種單軸抗壓強(qiáng)度20—30MPa均質(zhì)巖石模型及制備方法。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種單軸抗壓強(qiáng)度20—30MPa均質(zhì)巖石模型，包括：均質(zhì)巖石上層模型體、合模層、均質(zhì)巖石下層模型體和洞室，所述均質(zhì)巖石上層模型體通過(guò)合模層與均質(zhì)巖石下層模型體粘合連接構(gòu)成均質(zhì)巖石模型體，所述均質(zhì)巖石模型體中心設(shè)置有圓柱形腔體的洞室。

一種單軸抗壓強(qiáng)度20—30MPa均質(zhì)巖石模型的制備方法，采用均質(zhì)巖石上層模型體與均質(zhì)巖石下層模型體通過(guò)合模層粘合成均質(zhì)巖石模型體，并在均質(zhì)巖石模型體中心開(kāi)挖洞室的合模層上分布有單軸抗壓試驗(yàn)的傳感器，其具體步驟如下：

1、首先制合模材料，合模材料選取：水泥、輕質(zhì)CaCO₃、水玻璃和水的混合物作為合模材料；

其重量配比為：水泥：輕質(zhì)CaCO₃：水玻璃：水的混合物=（0.8-1.2）:（0.08-0.12）:（0.06-0.08:（0.6-0.8）；

其中水泥的作用是提供粘結(jié)面強(qiáng)度，水泥采用普通硅酸鹽水泥，標(biāo)號(hào)為P.O.32.5；

輕質(zhì)CaCO₃的作用是提高混合材料的和易性，增加其流動(dòng)性，輕質(zhì)CaCO3采用1250目的微粉狀碳酸鈣；

水玻璃的作用是起早強(qiáng)作用，確保合模材料在室溫20攝氏度自然養(yǎng)護(hù)條件下，其抗壓強(qiáng)度達(dá)到1.9MPa壓力；水玻璃目數(shù)采用2.6—2.8，密度為1.3—1.4g/cm³的建筑用水玻璃；

2、均質(zhì)巖石模型的制備方法：

（1）制均質(zhì)巖石下層模型體，將下層鋼模具組裝好，然后在其內(nèi)部填充均質(zhì)巖石砂漿料，并夯筑、固化形成下層模型體；

（2）中間層面成型，下層模型體夯筑完成后，在其表面放置一厚度為1.0mm±0.2mm的薄塑料板；

該塑料板有兩個(gè)作用：一是避免夯筑上層模型體時(shí)，兩個(gè)模型體粘結(jié)在儀器上，二是形成光滑的層面，用以布置傳感器；

（3）制均質(zhì)巖石上層模型體，將上層鋼模具組裝完成，放置在下層鋼模具上并與其連接在一起，然后夯筑上層模型體；

（4）在中間層面上布置傳感器，待模型體養(yǎng)護(hù)28天后，將均質(zhì)巖石上層模型體吊起放置一邊，掀起均質(zhì)巖石下層模型體表面的薄塑料板，然后布置傳感器；

（5）然后將均質(zhì)巖石上層模型體與均質(zhì)巖石下層模型體進(jìn)行合模，將合模材料傾倒在布置有傳感器的均質(zhì)巖石下層模型體上表面，并刮平，然后將均質(zhì)巖石上層模型體放置上去；

（6）開(kāi)挖試驗(yàn)的洞室，待合模材料養(yǎng)護(hù)2天，達(dá)到強(qiáng)度后，在模型體內(nèi)開(kāi)挖圓柱形腔體試驗(yàn)的洞室；

????待洞室開(kāi)挖完畢，即完成放置在壓力機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)的單軸抗壓強(qiáng)度20MPa—30MPa均質(zhì)巖石模型體的制備。

由于采用如上所述的技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下優(yōu)越性：

一種單軸抗壓強(qiáng)度20—30MPa均質(zhì)巖石模型及制備方法，