[發(fā)明專(zhuān)利]一種固液耦合物理相似模擬實(shí)驗(yàn)材料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910556467.7
• 申請(qǐng)日: 2019-06-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110196185A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張杰;蔡維山;楊濤;陳誠(chéng);蔡寶山
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N3/00
• 分類(lèi)號(hào): G01N3/00;G01N3/08;G01N9/02;G01N5/04;G01N15/08;G01N1/28;G01N1/38;G01N1/36
• 代理公司: 北京中濟(jì)緯天專(zhuān)利代理有限公司 11429
• 代理人: 線飛祥

本發(fā)明公開(kāi)了一種固液耦合物理相似模擬實(shí)驗(yàn)材料，該固液耦合物理相似模擬實(shí)驗(yàn)材料按照重量份數(shù)其主要由下述原料制備而成：河沙100份、水泥8?10份、大白粉2?4份、淀粉2?4份和液態(tài)石蠟2?4份。本發(fā)明還公開(kāi)了該固液耦合物理相似模擬實(shí)驗(yàn)材料的制備方法。本發(fā)明的固液耦合物理相似模擬實(shí)驗(yàn)材料的原材料來(lái)源廣泛，成本低，環(huán)保無(wú)毒害；制作方便，容易成型，凝固時(shí)間短，力學(xué)性能穩(wěn)定；具有較好的脆性和非親水性；調(diào)節(jié)材料配比即可改變材料力學(xué)性質(zhì)和水理性，能模擬大范圍巖石的性質(zhì)，能同時(shí)滿足固體力學(xué)性質(zhì)和滲透性，模擬相似度高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于相似材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種固液耦合物理相似模擬實(shí)驗(yàn)材料及其制備方法。

背景技術(shù)

多年來(lái)礦井水害一直影響著煤礦安全高效開(kāi)采，給煤炭企業(yè)帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，研究煤礦突水機(jī)理和水資源破壞并對(duì)其進(jìn)行防治具有重大的現(xiàn)實(shí)意義和長(zhǎng)遠(yuǎn)意義。但由于地質(zhì)環(huán)境條件及巖體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，過(guò)去的研究還存在較大的局限性，不能很好地掌握淺埋煤層潛水運(yùn)移規(guī)律，缺乏有效的模擬研究手段和方法。固液耦合相似模擬實(shí)驗(yàn)研究手段是突破該研究領(lǐng)域的關(guān)鍵之一，其具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，可以人為的控制和改變實(shí)驗(yàn)條件，從而確定單因素或多因素對(duì)礦山壓力的影響規(guī)律，效應(yīng)清楚、結(jié)果直觀、周期短、成效大，能對(duì)影響因素進(jìn)行重復(fù)分析，再與實(shí)地觀測(cè)和理論研究相配合。固液耦合相似模擬可以非常直觀的觀測(cè)到隨采動(dòng)影響，隔水層內(nèi)裂隙出現(xiàn)的位置、大小、及擴(kuò)展貫通等規(guī)律，而物理相似模擬的模型與原型越相似，其實(shí)驗(yàn)結(jié)論的可靠性就越高。因此制作物理性和水理性與原型相似的固液耦合相似材料就顯得尤為重要，而以往在用于礦山領(lǐng)域的固液耦合相似材料較少，這些材料很難同時(shí)滿足固液兩相性質(zhì)、模擬相似度低、制作過(guò)程復(fù)雜且制作過(guò)程中存在安全隱患。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了一種固液耦合物理相似模擬實(shí)驗(yàn)材料，該固液耦合物理相似模擬實(shí)驗(yàn)材料的原材料來(lái)源廣泛，成本低，環(huán)保無(wú)毒害；制作方便，容易成型，凝固時(shí)間短，力學(xué)性能穩(wěn)定；具有較好的脆性和非親水性；調(diào)節(jié)材料配比即可改變材料力學(xué)性質(zhì)和水理性，能模擬大范圍巖石的性質(zhì)，能同時(shí)滿足固體力學(xué)性質(zhì)和滲透性，模擬相似度高。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種固液耦合物理相似模擬實(shí)驗(yàn)材料，其特征在于：所述固液耦合物理相似模擬實(shí)驗(yàn)材料按照重量份數(shù)主要由以下原料制備而成：河沙100份、水泥8-10份、大白粉2-4份、淀粉2-4份和液態(tài)石蠟2-4份。

上述的一種固液耦合物理相似模擬實(shí)驗(yàn)材料，其特征在于：所述河沙的粒徑≤0.8mm且級(jí)配均勻。

上述的一種固液耦合物理相似模擬實(shí)驗(yàn)材料，其特征在于：所述水泥為525號(hào)優(yōu)質(zhì)灰色硅酸鹽水泥。

上述的一種固液耦合物理相似模擬實(shí)驗(yàn)材料，其特征在于：所述淀粉為馬鈴薯淀粉。

上述的一種固液耦合物理相似模擬實(shí)驗(yàn)材料，其特征在于：所述液體石蠟為醫(yī)用輕質(zhì)液狀石蠟。

本發(fā)明還提公開(kāi)了一種上述固液耦合物理相似模擬實(shí)驗(yàn)材料的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、利用電子秤，按照重量份配比分別稱(chēng)取河沙、水泥、大白粉、淀粉和液態(tài)石蠟；

步驟二、將步驟一中所稱(chēng)取的河沙、水泥、大白粉和淀粉放置于容器或攪拌機(jī)中混合并攪拌均勻；

步驟三、向步驟二中攪拌均勻的物料中，按照重量份配比加入液體石蠟，再向步驟二中攪拌均勻的物料中加入水，然后手動(dòng)或通過(guò)攪拌機(jī)進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁?/p>

步驟四、將步驟三中攪拌后的物料裝入標(biāo)準(zhǔn)巖石試件模具中，再通過(guò)人工搗實(shí)成試件或機(jī)械壓實(shí)成試件；

步驟五、脫模，在室溫下將試件養(yǎng)護(hù)七天。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：