[發(fā)明專利]類巖石相似材料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011167066.1
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112358239B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 崔春陽;李海濤;李春元;楊冠宇;王守光;賀小凡
• 申請（專利權(quán)）人: 煤炭科學(xué)研究總院
• 主分類號: C04B28/00
• 分類號: C04B28/00;C04B28/14;C04B26/22;B28C5/00;C04B111/54
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

本發(fā)明公開了一種類巖石相似材料及其制備方法。該制備方法包括：獲取目標(biāo)巖石的骨料粒徑分布和骨料膠結(jié)劑面積占比；獲取粒徑分布與目標(biāo)巖石的骨料粒徑分布相同的第一骨料，以及獲取第一膠結(jié)劑；根據(jù)骨料膠結(jié)劑面積占比，將相應(yīng)質(zhì)量的第一骨料和所述第一膠結(jié)劑混合、攪拌和固化后，得到類巖石相似材料。該方法能夠獲取粒徑分布與目標(biāo)巖石的骨料粒徑分布相同的第一骨料，然后根據(jù)骨料膠結(jié)劑面積占比，將相應(yīng)質(zhì)量的第一骨料和第一膠結(jié)劑混合、攪拌和固化后，得到類巖石相似材料，類巖石相似材料的第一骨料與目標(biāo)巖石的骨料在粒徑分布上相同，且骨料膠結(jié)劑面積占比與目標(biāo)巖石相同，可提高類巖石相似材料與目標(biāo)巖石在細(xì)觀結(jié)構(gòu)上的相似性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及相似材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種類巖石相似材料及其制備方法。

背景技術(shù)

目前，在煤炭開采的相關(guān)研究中，往往需要開展關(guān)于巖石破壞過程的動力模擬試驗，試驗中需要將相似材料制成相似模型，然后觀測相似模型在外界作用下的變形破壞情況等，并可根據(jù)相似準(zhǔn)則推導(dǎo)出巖石的變形破壞情況，為煤炭開采工程的設(shè)計提供科學(xué)依據(jù)。然而，相關(guān)技術(shù)中相似材料與巖石結(jié)構(gòu)上的相似度較差，導(dǎo)致相似材料在試驗過程中與巖石在力學(xué)行為、破壞過程與破壞模式等特征上的相似性也較差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種類巖石相似材料的制備方法，可使得類巖石相似材料的第一骨料與目標(biāo)巖石的骨料在粒徑分布上相同，還能使得類巖石相似材料的骨料膠結(jié)劑面積占比與目標(biāo)巖石的骨料膠結(jié)劑面積占比相同，從而可提高類巖石相似材料與目標(biāo)巖石在細(xì)觀結(jié)構(gòu)上的相似性，也有助于提高類巖石相似材料在試驗過程中與目標(biāo)巖石在力學(xué)行為、破壞過程與破壞模式上的相似性。

本發(fā)明的第二個目的在于提出一種類巖石相似材料。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明第一方面實施例提出了一種類巖石相似材料的制備方法，包括：獲取目標(biāo)巖石的骨料粒徑分布和骨料膠結(jié)劑面積占比；獲取粒徑分布與所述目標(biāo)巖石的骨料粒徑分布相同的第一骨料，以及獲取第一膠結(jié)劑；根據(jù)所述骨料膠結(jié)劑面積占比，將相應(yīng)質(zhì)量的所述第一骨料和所述第一膠結(jié)劑混合、攪拌和固化后，得到所述類巖石相似材料。

根據(jù)本發(fā)明實施例的類巖石相似材料的制備方法，能夠獲取粒徑分布與目標(biāo)巖石的骨料粒徑分布相同的第一骨料，然后根據(jù)骨料膠結(jié)劑面積占比，將相應(yīng)質(zhì)量的第一骨料和第一膠結(jié)劑混合、攪拌和固化后，得到類巖石相似材料。該方法可使得類巖石相似材料的第一骨料與目標(biāo)巖石的骨料在粒徑分布上相同，還能使得類巖石相似材料的骨料膠結(jié)劑面積占比與目標(biāo)巖石的骨料膠結(jié)劑面積占比相同，從而可提高類巖石相似材料與目標(biāo)巖石在細(xì)觀結(jié)構(gòu)上的相似性，也有助于提高類巖石相似材料在試驗過程中與目標(biāo)巖石在力學(xué)行為、破壞過程與破壞模式上的相似性。

另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例提出的類巖石相似材料的制備方法還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

在本發(fā)明的一個實施例中，所述方法還包括：獲取所述目標(biāo)巖石的孔隙率；在所述第一骨料和所述第一膠結(jié)劑混合、攪拌的過程中，根據(jù)所述孔隙率添加相應(yīng)質(zhì)量的發(fā)泡劑或消泡劑。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述根據(jù)所述骨料膠結(jié)劑面積占比，將相應(yīng)質(zhì)量的所述第一骨料和所述第一膠結(jié)劑混合、攪拌和固化，包括：獲取第一質(zhì)量的所述第一骨料；根據(jù)所述第一質(zhì)量和所述骨料膠結(jié)劑面積占比，獲取第二質(zhì)量的所述第一膠結(jié)劑；將所述第一質(zhì)量的所述第一骨料和所述第二質(zhì)量的所述第一膠結(jié)劑混合、攪拌和固化。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述方法還包括：通過CT成像機(jī)掃描所述目標(biāo)巖石；根據(jù)掃描結(jié)果獲取所述骨料粒徑分布、所述骨料膠結(jié)劑面積占比和所述孔隙率。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述方法還包括：根據(jù)圖像處理算法對所述掃描結(jié)果進(jìn)行識別處理，得到所述目標(biāo)巖石的骨料顆粒輪廓、孔隙輪廓和膠結(jié)劑輪廓；根據(jù)所述骨料顆粒輪廓、孔隙輪廓和膠結(jié)劑輪廓，獲取所述骨料粒徑分布、所述骨料膠結(jié)劑面積占比和所述孔隙率。