[發明專利]一種固流耦合模擬實驗用的斷層帶相似材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201910038601.4
• 申請日: 2019-01-16
• 公開（公告）號: CN109704708B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 王樹立;朱光麗;鄭懷昌;李明;劉志河
• 申請（專利權）人: 山東理工大學
• 主分類號: C04B28/14
• 分類號: C04B28/14;G01N33/24
• 代理公司: 青島智地領創專利代理有限公司 37252
• 代理人: 劉文霞

本發明公開了一種固流耦合模擬實驗用的斷層帶相似材料，涉及相似材料技術領域，原材料包括基礎材料、添加材料和融合劑，基礎材料為河沙、石膏、碳酸鈣，添加材料為椰殼粉和食鹽，其中，河沙：碳酸鈣：石膏：椰殼粉：食鹽的質量比為8：6：4：0.5～1.5：0.5～1，融合劑為液壓油，液壓油的添加量占上述基礎材料總質量的20～30％；本發明還公開了該斷層帶相似材料的制備方法。本發明河沙、石膏、碳酸鈣為基礎材料，椰殼粉、食鹽為添加材料，液壓油為融合劑，制得的斷層帶相似材料能夠滿足室內模擬實驗對相似材料的高滲透性、高吸水性、高膨脹性、高孔隙率和低強度的要求。

技術領域

本發明涉及相似材料技術領域，尤其涉及一種固流耦合模擬實驗用的斷層帶相似材料及其制備方法。

背景技術

室內相似材料模擬實驗是研究工程斷層突水災害機理，再現斷層突水過程的重要手段之一，根據實驗要求斷層圍巖體室內相似材料需要滿足以下條件：高滲透性、高吸水性、高膨脹性、高孔隙率和低強度。

斷層帶室內固-流耦合相似材料當前主要以云母粉摻雜松散材料為主，實驗證明其效果不能較好滿足室內實驗的基本要求，材料遇水后迅速崩解并壓實，吸水率能力弱、基本無膨脹能力、滲透性降低、且基本無強度，不能滿足斷層帶固流耦合相似材料的基本實驗要求。

基于上述原因，有必要研制一種滿足室內相似模擬實驗對斷層帶相似材料特性的基本要求的新材料。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明公開了一種固流耦合模擬實驗用的斷層帶相似材料及其制備方法，該斷層帶相似材料能滿足室內相似模擬實驗對相似材料的高滲透性、高吸水性、高膨脹性、高孔隙率和低強度的要求。

為實現上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種固流耦合模擬實驗用的斷層帶相似材料，原材料包括基礎材料、添加材料和融合劑，基礎材料為河沙、石膏、碳酸鈣，添加材料為椰殼粉和食鹽，其中，河沙：碳酸鈣：石膏：椰殼粉：食鹽的質量比為8：6：4：0.5～1.5：0.5～1，融合劑為液壓油，液壓油的添加量占上述基礎材料總質量的20～30％。

優選地，河沙作為骨料，粒徑為1～3mm，級配均勻。

優選地，所述椰殼粉選用粒徑小于1mm，級配均勻。

優選地，所述食鹽選用粗粒食用鹽，粒徑1～5mm。

優選地，所述液壓油選用工業耐磨液壓油。

一種固流耦合模擬實驗用的斷層帶相似材料的制備方法，包括如下制備步驟：

步驟一、常溫下，按比例稱取河沙、石膏、碳酸鈣、椰殼粉和食用鹽；

步驟二、先將上述固體材料放置于攪拌機中充分混合；

步驟三、再加入液壓油，快速攪拌5～10min，混合均勻后放入標準巖石試件試模中，壓實制成成型的試件；

步驟四、靜置72h后脫模，測試試件的物理力學性能。

采用上述方法制得的固流耦合模擬實驗用的斷層帶相似材料，單軸抗壓強度0.0275～0.055MPa，滲透系數9.43×10^-4～4.55×10^-3cm/s；吸水率28.5％～50.5％。

為更好的理解該發明，以下從機理上做進一步詳細說明：