[發明專利]一種制取不同裂隙位置、傾角和連通率巖石試件的裝置及方法

有效

• 申請號: 201910526481.2
• 申請日: 2019-06-18
• 公開（公告）號: CN110095328B
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 蘇晴晴;馬芹永;馬冬冬;黃坤
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 劉春成

1.一種制備不同裂隙位置、不同裂隙傾角和不同裂隙連通率巖石試件的裝置，其特征在于，包括：底座、連通率控制組件、裂隙傾角控制組件和待切割完整巖石固定組件；

其中，底座包括底座主體(1)、底座螺栓定位孔(2)、T字形滑槽(3)、1號刻度尺(4)；

連通率控制組件，包括下連接槽(5)、2號刻度尺(6)、連接槽螺栓定位孔(7)、連接槽定位螺栓(8)、下升降臂(9)、上升降臂(10)、升降臂連接軸(11)、上升降臂連接桿(12)、絲桿轉進柄(13)、絲桿(14)、上連接槽(15)、上連接軸(16)、下連接軸(17)，距離指示針(19)；

裂隙傾角控制組件，包括固定架(18)、緊固連接螺栓(20)、角度指示針(21)、角度旋轉組件；所述角度旋轉組件包括角度指示盤(22)、量角器(23)、連接臺(24)；

待切割完整巖石固定組件包括固定槽(25)、緊固夾持螺栓(26)、環形固定組件；所述環形固定組件包括下部固定件(27)、上部固定件(28)、緊固螺栓(29)；

所述連通率控制組件通過所述T字形滑槽、所述連接槽螺栓定位孔(7)、所述連接槽定位螺栓(8)和所述底座滑動連接；所述裂隙傾角控制組件通過所述上連接槽(15)、所述固定架(18)和所述連通率控制組件固定連接；所述固定槽(25)與裂隙傾角控制組件固定連接；

所述底座帶有所述T字形滑槽(3)并刻有所述1號刻度尺(4)，所述T字形滑槽為所述連通率控制組件提供滑移軌道和固定受力平臺，配合所述1號刻度尺(4)能夠精確示出所述連通率控制組件的滑移距離，為精確切割不同部位的裂隙提供基礎；

所述下升降臂(9) 與所述下連接槽(5) 通過所述下連接軸(17)鉸接，所述上升降臂(10)與所述上連接槽(15)通過所述上連接軸(16)鉸接，所述下升降臂(9)與所述上升降臂(10)通過所述升降臂連接軸(11)鉸接，所述絲桿轉進柄(13)和所述絲桿(14)固定連接，所述絲桿(14)與所述升降臂連接軸(11)為鉸制孔螺栓式連接，所述距離指示針(19)與所述固定架(18)固定連接；

所述連通率控制組件為一種機械式升降式裝置，通過旋轉所述絲桿轉進柄(13)能夠控制所述裂隙傾角控制組件的升降高度，配合所述距離指示針(19)與2號刻度尺(6)能夠精確示出所述裂隙傾角控制組件升降高度，為精確切割制備不同裂隙連通率的裂隙巖樣提供基礎；

所述連接臺(24)與所述角度指示盤(22)固定連接，所述角度旋轉組件與所述固定架(18)通過所述緊固連接螺栓(20)可拆卸式緊固連接，所述固定槽(25)與所述角度旋轉組件固定連接；

所述角度旋轉組件的角度旋轉范圍為0°～90°；所述固定架(18)的一端固定連接有所述角度指示針(21)；所述角度指示盤(22)為標準的半圓形并刻有所述量角器(23)，配合所述角度指示針(21)能夠準確示出所述角度旋轉組件的旋轉角度，為切割制備不同端面傾角的裂隙巖樣提供基礎；

所述下部固定件(27)與所述上部固定件(28)通過所述緊固螺栓(29)連接，所述下部固定件(27)和所述上部固定件(28)均為可替換部件且配套使用，根據不同待切割巖石試件的直徑更換不同尺寸的所述下部固定件(27)和所述上部固定件(28)，以達到切割不同直徑的巖石試件的目的；

所述固定槽(25)的內邊寬度與所述下部固定件(27)的寬度相等，將所述下部固定件(27)插入所述固定槽(25)即可達到輔助固定所述下部固定件(27)的目的；所述固定槽(25)的長度大于所述下部固定件(27)的長度，以滿足固定不同尺寸的所述下部固定件(27)的要求；所述緊固夾持螺栓(26)可夾持緊固不同尺寸的所述下部固定件(27)，可達到牢固固定待切割完整巖石試件的目的。

2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述量角器(23)的刻度由兩個0°～90°的刻度組成且呈對稱分布；所述角度指示盤(22)和所述角度指示針(21)的個數均為兩個且呈對稱分布。

3.一種利用權利要求1-2任一項所述的裝置制備不同裂隙位置、不同裂隙傾角和不同裂隙連通率巖石試件的方法，包括以下步驟：

第一步，固定裝置和選取合適尺寸的環形固定組件；利用底座螺栓定位孔(2)將權利要求1-2任一項所述的裝置固定于切割機的底座上；根據待切割巖石試件的尺寸選取合適尺寸的環形固定組件；

第二步，固定環形固定組件；將選取的環形固定組件插入固定槽(25)，分別旋進緊固夾持螺栓(26)，利用緊固夾持螺栓(26)和固定槽(25)將環形固定組件牢固固定；

第三步，固定待切割巖石試件；旋松緊固螺栓(29)，將待切割巖石試件放在上部固定件(28)和下部固定件(27)之間，根據所要制備的裂隙不同位置確定待切割巖石試件在上部固定件(28)和下部固定件(27)兩側露出的長度；當制作端面對稱裂隙時，使待切割巖石試件在上部固定件(28)和下部固定件(27)兩側露出的長度相等；當制作端面非對稱裂隙或僅在待切割巖石試件的一側制備裂隙時，則根據此時所要制備的裂隙位置確定待切割巖石試件在上部固定件(28)和下部固定件(27)兩側露出的長度；確定好待切割巖石試件在上部固定件(28)和下部固定件(27)兩側露出的長度后，旋緊緊固螺栓(29)牢固固定待切割巖石試件；

第四步，調整切割位置；轉動角度旋轉組件使角度指示針(21)指至量角器(23)上所示的0°刻度線后，旋緊緊固連接螺栓(20)，使角度旋轉組件固定在固定架(18)上；旋松連接槽定位螺栓(8)，滑動連通率控制組件，根據所要制備的裂隙位置確定連通率控制組件的滑移距離，滑移距離可通過1號刻度尺(4)精確示出；

第五步，調整角度旋轉組件的角度；轉動角度旋轉組件使角度指示針(21)指至量角器(23)上所示的某一角度后，旋緊緊固連接螺栓(20)，使角度旋轉組件固定在固定架(18)上，此時的角度即為切割后裂隙的傾角；

第六步，調整連通率控制組件；不同連通率的切割通過控制裂隙切割深度實現，根據不同的連通率，旋進絲桿轉進柄(13)使裂隙傾角控制組件上升至切割刀盤在待切割巖石試件中的切割深度滿足連通率要求的高度，該高度可由2號刻度尺和距離指示針精確控制；

第七步，切割完整巖樣；啟動切割機，刀盤高速轉動，因刀盤始終在連接臺上方且垂直于地面沿固定路徑切割，連通率控制組件和裂隙傾角控制組件能夠牢固固定并切割不同直徑的待切割完整巖石試件，且可以實現不同裂隙傾角和不同連通率的精確切割，切割后的裂隙具有不同的連通率且與巖樣橫截面呈一定角度；

重復第一步至第七步，即可實現不同尺寸、不同裂隙傾角、不同裂隙位置和不同裂隙連通率巖石試件的制備。