[發明專利]一種透明巖石節理復制品制備方法

有效

• 申請號: 201710114653.6
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN106908293B
• 公開（公告）日: 2019-12-10
• 發明（設計）人: 胡冉;武東生;陳益峰;方舒
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G01N1/36
• 代理公司: 42222 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 肖珍

本發明公開了一種透明巖石節理復制品制備方法，首先人工制造待研究巖石試樣完整的劈裂張節理，得到成對的巖石節理面A和巖石節理面B；然后制作尺寸比巖石節理面大的方形模框，將巖石節理面置于方形模框內中間，然后注入加有固化劑的粘稠硅橡膠液，放入真空箱消泡后取出固化脫模，即制得到兩個巖石節理面的硅橡膠模具，將水晶硬膠A和水晶硬膠B混合好制成水晶硬膠混合液后注入上述制成的硅橡膠模具中，將澆筑好的硅橡膠模具置于真空箱消泡，通風處靜置固化后開模，即制得到兩個巖石節理面的透明復制品；將兩個透明復制品上下拼合即得到透明巖石節理復制品。該方法操作簡單，成本低，復制品透明度高，適用于野外實地操作。

技術領域

本發明屬于巖石滲流與溶質遷移可視化技術領域，涉及一種巖石節理復制品制造方法，具體涉及一種透明巖石節理復制品制備方法。

背景技術

近年來，隨著我國對環境污染問題的日趨重視，如地下水污染物遷移、核廢料處置庫的安全及頁巖氣等新能源的計劃開發，使得巖石節理溶質遷移機理相關理論和實驗技術成為一個新的研究方向。

與巖石節理溶質遷移相關的實驗主要分為野外大尺度的遷移實驗以及室內小尺度的單節理實驗。

國內的溶質遷移實驗主要集中于淺層地表，遷移介質主要是土壤。研究問題包括污染物隨地下水遷移的測定，土壤有機元素的流失等。該類技術或研究應用于工程領域較少，主要受到技術上和實驗場地的限制。野外現場試驗投入大，操作困難，遷移試驗得到的數值波動性大，針對性強但代表性差，同時試驗對測量儀器、示蹤劑和量測區域有較高要求。因此國內外學者在開展野外現場試驗的同時，也進行了大量的室內單節理的溶質遷移試驗。雖然單節理溶質遷移試驗所得到的結果往往只能作為現場地層性質的參考，但在對節理中溶質傳輸的微觀過程和機制的揭示方面，室內試驗有其不可替代的作用。由于節理的封閉性，其隙寬和溶質隨水流遷移發生的濃度變化的直接測量成為研究節理溶質遷移過程的關鍵技術難題。國內外許多學者進行的巖石節理溶質遷移實驗，往往只能控制節理進出口邊界條件，并在出口處得到可測的實驗數據。隨著巖石節理水流與溶質遷移機理研究的不斷深入，研究者逐漸將注意力關注于水流及彌散參數同節理表面粗糙程度和隙寬之間的關系，單獨研究巖石節理出口水流濃度變化已無法滿足研究的需求，而透明材料提供了一個深化該研究的思路和方法。同時，巖石節理面具有明顯的自仿射特性和隨機性，真實反映節理面的這些特性是當下研究的主要方向。

目前國內尚未具備可以還原真實巖石節理表面粗糙程度同時兼具透明特性的高仿巖石節理材料制備方法?，F有的方法主要有兩種：一是使用不具透明特性的材料如水泥等進行節理復制，該方法對粗糙節理還原度低，同時也不具有透明特性；二是使用透明樹脂加墊片的方法模擬節理結構，雖然制作的節理透明可觀測，但對節理的粗糙特性沒有反映。故針對以上兩方法的缺陷，一種兼具透明特性和節理粗糙特性的高仿巖石節理材料制備方法是研究者目前所需要的。

發明內容

本發明主要解決現有技術中無法真實反映巖石節理特性同時方便過流觀察的問題，提出一種兼具透明特性和高仿節理粗糙特性的節理試件復制方法，并給出了該試件的具體制備過程。該發明主要包含以下幾個內容：

一、已有的研究成果表明，巴西劈裂法是室內試驗中制作粗糙巖石節理的基本方法，該方法可以制作出良好的類真實粗糙巖石節理面。所以，針對真實還原巖石粗糙節理面問題，本發明采用流動性良好的硅橡膠作為澆制模具，完全覆蓋使用巴西劈裂法制作出的節理面試件，重構出巖石節理的表面形貌特征。

二、針對節理內部的可視化觀察問題，同時兼顧節理面真實還原的要求，本發明采用水晶硬膠作為巖石的模擬材料，將流動性良好的水晶硬膠A和水晶硬膠B充分混合，澆入硅橡膠模具中，待固化脫模，就可以得到滿足要求的節理面試件。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種透明巖石節理復制品制備方法，其特征在于，包括以下步驟：