[發明專利]一種制備人造巖心的多功能模具及方法

在審

• 申請號: 201410784940.4
• 申請日: 2015-08-04
• 公開（公告）號: CN104502167A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 金志遠;張益東;季明;程亮;李忠;張猛;張明磊;崔滿堂
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明涉及模具，特別是一種圓柱形標準試件的制作模具及制作方法。

背景技術

材料的力學性能參數是物理模擬研究工作開展所必須提供的基礎數據；此外，在材料研制開發過程中也需要進行巖石力學性能參數測試。因此，快速簡便地制作標準試件以測試材料力學性能參數或者研究試件的裂隙滲流特征尤為重要。

在人工制作標準試件方面，存在以下三方面的不足：第一，采用加壓裝置壓實試件時，往往以壓力恒定在某一數值一段時間為壓實終止，無法保證試件尺寸統一標準；第二：配置的材料倒入磨具前沒有進行二次稱重，無法保證制作的試件密度相同；第三，普通人造巖心試件制作模具功能單一，不能制作帶孔(非穿透)巖心試件。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提出一種制備人造巖心的多功能模具的技術方案。

一種制備人造巖心的多功能模具，包括試件壓頭、巖心瓣、底座和卡箍；所述巖心瓣對齊后形成中空的圓柱內腔；所述卡箍與巖心瓣外部適配；所述底座上設置有底座孔，所述底座孔與巖心瓣外部適配；所述試件壓頭與圓柱內腔適配，所述試件壓頭上設置有刻度，試件壓頭一個端面的中心位置設置有螺紋孔，與該螺紋孔配套設置有平頭螺母和孔柱，所述平頭螺母和孔柱的一端均設置有與螺紋孔匹配的螺紋。

一種制備人造巖心的方法，包括順序執行的以下步驟：

第一步、若制備人造巖心標準試件，將平頭螺母安裝在試件壓頭底部的螺紋孔內，且保證試件壓頭底面平整；若制備帶孔的人造巖心標準試件，將孔柱安裝在試件壓頭底部的螺紋孔內；

第二步、將巖心瓣對齊，用卡箍使巖心瓣緊固，然后將巖心瓣放入底座的底座孔中；

第三步、根據設定好的材料配比進行材料稱量，并攪拌均勻；

第四步、從步驟三中得到的材料中稱取單個試件重量的材料，將單個試件重量的材料填入中空的圓柱內腔中，且在填入過程中不斷用夯實工具進行壓實；

第五步、當單個試件重量的材料完全放入中空的圓柱內腔中并進行壓實完畢后，將裝有材料的巖心瓣從底座中取出并放置到加壓臺的臺板上，臺板上方設置有加壓裝置，將試件壓頭放入裝有材料的巖心瓣內，使得試件壓頭壓在圓柱內腔里的材料上；

第六步、開啟加壓臺上的加壓裝置作用于試件壓頭上，對巖心瓣中的材料進行充分壓實，并觀測試件壓頭表面的刻度；

第七步、當試件壓頭表面的刻度線達到設計值時，停止加壓，材料被壓制成試件；

第八步、將試件壓頭取下，待試件固結一定時間后進行試件脫模；

第九步、脫模后，將試件放在陰涼處自然陰干。

有益效果：

本發明的人造巖心標準試件制作模具有多種功能，既能制作人造巖心圓柱形標準試件，來進行單軸抗壓、單軸抗拉和單軸抗剪實驗，又能用于制作帶孔(不穿透)的人造巖心圓柱形標準試件，來進行裂隙滲流的單軸抗壓實驗；

按照本發明方法制備的試件，由于進行了二次稱量和嚴格按照刻度進行制備，能夠克服以往制作模具和方法的不足，保證制作的試件密度和尺寸相同，該制作方法簡便、易于操作，具有廣泛的實用性和推廣性。

附圖說明

圖1是本發明的人造巖心帶孔圓柱形標準試件模具的結構示意圖；

圖2是本發明的人造巖心圓柱形標準試件模具的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。

如圖1和圖2所示，一種人造巖心圓柱形標準試件的多功能模具，包括試件壓頭1、巖心瓣2、底座3和卡箍4；

所述巖心瓣2有2片，巖心瓣2高度為200mm，巖心瓣2對齊拼接組成圓柱形外徑為60mm，形成中空的圓柱內腔的直徑為50mm；

所述卡箍4由兩個半圓環組成，兩個半圓環組成的卡箍4內徑為60mm，恰好與巖心瓣2外部適配；卡箍4上有螺紋孔，用螺栓螺母使卡箍緊固；

所述底座3高度為50mm，底座3的中部設置有內徑為60mm、高度30mm的底座孔，所述底座孔與巖心瓣2外部間隙配合；

所述試件壓頭1的直徑為50mm、高度200mm，試件壓頭1與圓柱內腔適配，屬于間隙配合，試件壓頭1上設置有刻度，試件壓頭1一個端面的中心位置設置有螺紋孔6；

與該螺紋孔6配套設置有一字型平頭螺母和孔柱5，所述一字型平頭螺母和孔柱5的一端均設置有與螺紋孔6匹配的螺紋，其中，孔柱5直徑和高度可根據實際需要而定，一般為圓臺圓柱形，并且孔柱5有螺紋端的直徑小于非螺紋端的直徑，孔柱5高度一般小于70mm。