[發明專利]一種制備巖樣可視化實驗中內部含大氣泡巖樣的方法

有效

• 申請號: 201510017405.0
• 申請日: 2015-01-14
• 公開（公告）號: CN104568544B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發明（設計）人: 劉杰;燕逵;胡靜;鄧蘭紅;徐曉;鄭彥;陳羽
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所42103
• 代理人: 成鋼

技術領域

本發明涉及涉及巖土工程技術領域，尤其是一種制備巖樣可視化實驗中內部含大氣泡巖樣的方法。

背景技術

目前，在巖樣可視化實驗中，已制巖樣是通過在固定模具中注入K39樹脂材料，使其凝固成型所得。成型后的試件無色透明，可視性非常好，且可通過調節輔助劑來改變試件的變形性能和泊松比等性能，能夠模擬具有不同變形參數的各種巖石。但得到的透明試件連續無空隙，內部無氣泡，完全均質的試件，而實際中原巖內部存在一定數量和不同大小的孔隙與缺陷，如火成巖、砂巖等。當巖石中含有較大孔隙與缺陷時，會對巖石的變形性能產生較大影響，這種影響不能被忽略。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種制備巖樣可視化實驗中內部含大氣泡巖樣的方法，可以解決現有方法制備的巖樣內部無法產生大氣泡的問題，能在原巖巖樣中形成與原巖中形態、大小、位置完全相同的大氣泡，從而能更好地模擬出含大氣泡巖樣的內部環境。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：一種制備巖樣可視化實驗中內部含大氣泡巖樣的方法，該方法包括以下步驟：

1)拓模：取需模擬的含大氣泡原巖巖樣，將軟化后的蠟塊鑲入原巖巖樣所含大氣泡的內部，待蠟塊完全凝固后取出；

2)放置蠟塊：將步驟1)制得的蠟塊固定在制備巖樣所用模具內部，蠟塊的放置位置與原巖巖樣中的大氣泡位置相同；

3)稱取K39樹脂放入容器中：根據所需制作的原巖巖樣的大小稱取所需質量的K39樹脂；

4)制備復合硬化劑：向硬化劑中加入異佛爾酮二胺制成復合硬化劑，硬化劑與異佛爾酮二胺的質量比按照需模擬的劈裂巖樣強度設定；

5)向步驟3)稱取好的K39樹脂中加入促進劑，K39樹脂與促進劑的質量比為100：0.6～1.0，添加后緩慢攪拌至混合均勻制得K膠；

6)向步驟5)制得的K膠中加入步驟4)中制得的復合硬化劑，K膠與復合硬化劑的質量比為100：1.2～1.6，添加后緩慢攪拌至混合均勻；

7)向裝有步驟6)制得的混合均勻的K膠的容器中倒入35℃～45℃的熱水，均勻緩慢攪拌至K膠變得澄清；

8)繼續均勻緩慢攪拌，均勻緩慢攪拌的同時向步驟7)制得的混合均勻的K膠中加入消泡劑，攪拌均勻后制成K39樹脂混合液，混合均勻的K膠與消泡劑的質量比為100：0.4～0.6；

9)將步驟8)制得好的K39樹脂混合液沿模具壁緩慢倒入步驟2)得到的放置有蠟塊的模具中，靜置1～2h，待樹脂完全凝固成型后，從模具中取出制得的含有蠟塊的巖樣；

10)取出步驟9)制得的巖樣內的蠟塊，即制得可視化實驗中內部含大氣泡巖樣。

步驟5)中，K39樹脂與促進劑的質量比優選為100：0.8，緩慢攪拌的時間為15～30秒。

步驟6)中，K膠與復合硬化劑的質量比優選為100：1.4，緩慢攪拌的時間為15～30秒。

步驟7)中，向裝有步驟6)制得的混合均勻的K膠的容器中倒入40℃的熱水，均勻緩慢攪拌至K膠變得澄清；容器內熱水的體積為容器體積的1/3。

步驟8)中，混合均勻的K膠與消泡劑的質量比優選為100：0.5。

步驟10)取出步驟9)制得的模擬巖樣內的蠟塊的方法為：

步驟一：在步驟2)中，將步驟1)制得的蠟塊用細針固定在制備巖樣所用模具內部，蠟塊的放置位置與原巖巖樣中的大氣泡位置相同，細針的針頭刺入蠟塊內部，細針的針尾在模具外應至少保留1cm的長度；

步驟二：步驟10)中，對步驟9)制得的含有蠟塊的巖樣的蠟塊處進行局部加熱，蠟塊受熱后融化成液體，將固定蠟塊的巖樣上的細針緩慢拔出使巖樣內留下細微通道，通過注射器從該通道將融化的蠟完全吸出，即制得可視化實驗中內部含大氣泡巖樣。

步驟4)所用硬化劑為過氧化二苯甲酰，步驟5)所用促進劑為二甲基苯胺，步驟8)所用消泡劑為聚氧乙烯聚氧丙烯甘油醚。

制備的巖樣的孔隙率的計算方法如下：

(1)將步驟10)制得的干燥的圓柱形巖樣放置在天平上稱量，得到質量M，測量圓柱形巖樣的底面半徑r及高h；

(2)計算圓柱形巖樣的表觀密度R1＝M/V＝M/πr²h；。

(3)取含水體積為V1的量筒，將干燥的圓柱形巖樣放入量筒中，水面上升后記下含水體積V2；

(4)計算圓柱形巖樣的實際密度R2＝M/V＝M/(V1-V2)；

(5)計算圓柱形巖樣的孔隙率P＝(1-R1/R2)×100％。

采用上述方法計算制得的巖樣的孔隙率的計算過程如下：