[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

本發明屬于巖石力學領域，提供了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。一種制取不同裂隙位置、傾角和連通率巖石試件的裝置，包括：底座、連通率切割控制組件、端面裂隙傾角切割控制組件。底座帶有T字形滑槽并刻有刻度尺；連通率切割控制組件為機械式升降裝置；連通率切割控制組件與底座滑動連接；端面裂隙傾角切割控制組件包括裂隙傾角切割控制組件和待切割完整巖石固定組件；端面裂隙傾角切割控制組件與連通率切割控制組件固定連接。本發明裝置和方法可通過調整裝置組件來滿足不同裂隙位置、不同裂隙傾角和不同連通率的巖樣制取，提高了裂隙原巖巖樣的制備精度，具有結構獨特，構造合理，操作方便，經久耐用等優點。

技術領域

本發明屬于巖石力學領域，特別涉及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。

背景技術

自然界中裂隙巖體大量存在，初始缺陷是巖石的破裂與失穩重要因素之一，裂紋在初始缺陷周邊起裂、擴展、貫通進而導致破壞是巖石類脆性材料破壞的重要表現形式。實驗室中不同的裂隙位置、不同的裂隙傾角、不同的連通率和不同的長徑比巖樣的制備通常需要經過以下步驟：鉆孔取芯、完整巖樣端面切割、完整巖樣不同裂隙傾角和連通率切割、打磨。如圖1所示，試件裂隙按照所處位置的不同分為端面裂隙和側面裂隙，端面裂隙即裂隙在試件的兩個端面，側面裂隙即裂隙在試件的側面；裂隙傾角為裂隙和試件橫截面之間的夾角。根據不同的試驗需求，需要將不同尺寸的完整巖樣切割成含不同裂隙位置、不同裂隙傾角和不同連通率的裂隙巖樣，如在裂隙巖石單、三軸靜態力學試驗中，裂隙巖樣長徑比一般為2，在霍普金森壓桿試驗中，節理巖樣長徑比一般為1等。連通率通過切割深度來控制。在切割不同長徑比、裂隙傾角和連通率巖樣的過程中，裂隙傾角和連通率的切割精確度和切割效率在一定程度上影響著試驗結果和試驗進程。通常情況下，在實驗室中切割制備不同的裂隙位置、不同的裂隙傾角、不同的連通率和不同的長徑比的裂隙巖樣的方法是，先將巖芯切割成長徑比略大于2或1的完整圓柱體巖樣，在巖樣上粗略的標記出所要切割的位置和角度，人為的將巖樣大致固定成與切割機刀盤呈一定角度后，再用切割機沿標記的位置和角度進行切割，切割的深度憑經驗或者觀察確定。然而，采用將巖樣人為固定成某一種角度和標記的方法并憑經驗或者粗略的觀察判斷切割深度的方法，使得切割時的固定角度、標記的位置、切割的深度較難精確把握，切割后的裂隙傾角和切割深度精確度低、誤差大，造成巖樣切割成功率和準確率降低，從而嚴重影響試驗的進程和結果。

在中國專利申請公開說明書，CN 103692560 A中公布了一種可以制作不同節理角度和不同節理連通率的樣切割設備，主要包括切割機、雙向旋轉平口鉗、燕尾板、分讀盤等部件，以可以制作不同節理角度和不同節理連通率的樣切割設備為基礎，實現了制取不同角度的、不同連通率的單節理巖體試件的目的。但該方法結構復雜，造價較高，無法利用現有主流切割設備。在中國專利申請公開說明書，CN 109085034 A中公布了一種標準巖石試件預制裂隙制作裝置及方法，該裝置主要由切割系統、驅動系統和臺面系統組成，主要采用鋼絲鋸切割預制裂隙。但該裝置和方法沒有裂隙角度精確控制組件，較難實現精確切割裂隙傾角的目的。在《巖石力學與工程學報》2017年第9期介紹了不同的切割制作裂隙的方法，但該方法無法實現既能獲取原巖真實的力學參數又能精確切割不同連通率的功能。

通過上述可見，現有的不同的裂隙位置、不同的裂隙傾角、不同的連通率和不同的長徑比的巖樣制取裝置存在如下缺點：

1)無法保證切割后的裂隙傾角和連通率的精確度，無法制取不同長徑比、不同連通率和不同裂隙傾角的端面裂隙和側面裂隙，無法實現不同尺寸的原巖裂隙傾角的精確切割，且相較于本發明結構復雜，操作繁瑣，效率低，無法利用現有主流巖石切割設備。

2)采用相似材料制作的裂隙巖石試件，與實際巖體存在較大差異，無法獲取真實的裂隙巖體力學參數。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了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。

本發明提供了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，包括：