[發明專利]制備含不同傾角結構面巖石試樣的切割裝置及操作方法

有效

• 申請號: 201610226874.8
• 申請日: 2016-04-12
• 公開（公告）號: CN105773850B
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: 孫建;胡洋;王超
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: B28D1/04
• 分類號: B28D1/04;B28D7/04;B28D7/02;B28D7/00;G01N1/28
• 代理公司: 合肥順超知識產權代理事務所(特殊普通合伙)34120
• 代理人: 周發軍

技術領域

本發明涉及巖石力學試驗技術領域，具體涉及一種制備含不同傾角結構面巖石試樣的切割裝置及操作方法。

背景技術

巖體是賦存于一定的地質環境、被不同結構面所切割、且具有一定工程地質特性的自然物體。經歷不同時期、不同規模的地質構造運動后，巖體內部形成不同成因、不同特性的地質界面，如斷層、節理、層面和裂隙等，統稱為結構面。結構面在巖體工程區域普遍存在，且直接影響著巖體工程的穩定性。

隨著地面、地下巖體工程的迅速發展，越來越多的能源、交通、礦山、水利和國防工程建造在含結構面的巖體區域，其工程設計、施工和安全評價(強度、變形、穩定性、耐久性等)都直接依賴于對巖體強度、變形及其破壞規律等特征的研究。

巖體力學性質的定量試驗，主要是通過大型原位試驗進行，但其工期長、投資大、工序多。巖石力學試驗是巖體力學的基礎，是研究巖體力學與工程的重要手段之一，為巖體參數確定提供依據，影響著巖體工程的設計和施工。因此，巖石室內力學試驗結果的真實可靠性至關重要。

巖石力學試驗的前提是加工制備符合試驗要求的巖石試樣。目前，室內巖石力學試驗多是制備完整的巖石試樣，而實際工程中的巖體多含裂隙、節理等結構面，完整巖石試樣的試驗結果不能代表含裂隙、節理等結構面巖體的。因此，研究裂隙、節理等結構面對巖體力學特性、破壞機理的影響就需要制備含裂隙、節理等結構面的特殊巖石試樣。

國內外巖石力學實驗室在制作標準完整的巖石試件方面技術比較成熟，多是先利用小直徑巖石取芯鉆機鉆取較長的巖芯，再通過巖石切割機切割成所需要的巖石試件。但在制作含不同傾角裂隙、節理等結構面的巖石試樣方面，由于制備過程中切割角度很難精確控制，其制作技術與加工裝置仍需進一步改進、完善，使得實驗室中制作貫通、非貫通結構面的標準巖石試樣很難見到報道。

現有的巖石切割機大多采用一個固定擋板，通過將巖石抵在擋板上實現對巖石的切割，然而僅通過一個固定擋板無法實現切割巖石的整體固定，在巖石試樣切割過程中容易產生角度偏移、破斷；另外，由于安裝切割機切割裝置的支撐體一般固定在底座上不動，隨著巖石試樣切割深度的增加，切割刀片與巖石試樣之間的切割弧線長度會持續增加，必然導致切割刀片與巖石試樣之間摩擦力增大，電機負荷增大。同時，摩擦力產生的高溫及排屑困難也會造成切割刀片損壞，限制了切割試樣尺寸。

隨著人們認識到巖體的破壞更多是應力和結構共同作用的結果，巖體中存在的結構面對于巖體工程的穩定性起著控制作用，使得含結構面巖體的物理力學特性的研究逐漸成為熱點。因此，實驗室內制備滿足試驗要求的含不同傾角裂隙、節理等結構面的標準尺寸巖石試樣及研制相應的切割加工裝置成為當前急需解決的問題。

通過專利檢索，存在以下已知的技術方案：

專利1：

申請號：201320411801.8，申請日：2013-07-11，授權公告日：2013-12-18，本實用新型公開了一種巖石切割夾具，包括巖石放置平臺、液壓缸、液壓桿和橡塑擋板；液壓缸為兩個，分別固定在巖石放置平臺的兩端；液壓缸分別通過液壓桿與對應的橡塑擋板相連。本實用新型巖石切割夾具結構簡單，操作方便，能有效緊固巖石切割件，實現對巖石任意角度的切割。

該專利利用液壓系統實現對巖石試樣的夾緊固定，雖然可以實現對巖石任意角度的切割，但該裝置不能精確控制切割巖石試樣的結構面傾角，而且在切割加工任意角度結構面的過程中由于僅夾緊固定試樣的一端，很容易造成巖石試樣破壞、切割面不平整，不能精確加工制備試驗所需要的含不同傾角裂隙、節理等結構面的特殊巖石試樣。

專利2：

申請號：02287249.3，申請日：2002-11-09，授權公告日：2004-01-14，砂輪片切割機，包括底座和切割組件，所述切割組件通過與其鉸接的支承體設置在底座上；其特征是所述支承體為可在切割平面內水平移動的軸套組件，由沿切割平面水平方向固定設置在底座上的導向軸和滑套在該導向軸上、并可在其上軸向移動的軸套所構成。本實用新型在工作過程中，隨著切割片進給深度的增加，其切入點可同時在水平方向上進行移動，切入點和切入方向不斷改變，徹底避免了切割片與工件之間切割弧線長度的持續遞增，可達到節能增效的目的。