單軸抗壓強(qiáng)度20—30MPa均質(zhì)巖石模型的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于模擬均質(zhì)巖石模型抗壓【技術(shù)領(lǐng)域】，公開一種單軸抗壓強(qiáng)度20—30MPa均質(zhì)巖石模型，包括：均質(zhì)巖石上層模型體、合模層、均質(zhì)巖石下層模型體和洞室，所述均質(zhì)巖石上層模型體通過合模層與均質(zhì)巖石下層模型體粘合連接構(gòu)成均質(zhì)巖石模型體，所述均質(zhì)巖石模型體中心設(shè)置有圓柱形腔體的洞室。本實(shí)用新型在硬化過程中吸收游離水分而自然干燥，無需烘干，適宜于大面積粘結(jié)。并且采用物理性質(zhì)相同的脆性材料合模材料、模型材料，能夠確保上、下半模型的破壞裂縫可以相互貫通連接，保證上、下半模型的破壞形態(tài)相同。
【專利說明】單軸抗壓強(qiáng)度20— 30MPa均質(zhì)巖石模型
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本實(shí)用新型屬于模擬均質(zhì)巖石模型抗壓【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種單軸抗壓強(qiáng)度20—30MPa均質(zhì)巖石模型。
【背景技術(shù)】
[0003]在進(jìn)行模型試驗(yàn)時(shí)，需要在模型塊體中間層面上布置傳感器，因此，夯筑模型體時(shí)，需將模型體分為上、下兩層夯筑，在下層模型體上表面布置完傳感器后，再將這兩個(gè)半模型合模，通過粘結(jié)劑粘結(jié)為一個(gè)整體。在地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)中，對粘結(jié)劑的要求是:具有一定的粘結(jié)強(qiáng)度，抗壓強(qiáng)度等物理力學(xué)參數(shù)與被粘結(jié)的模型材料相近，固化后在室溫下性能穩(wěn)定，模型體的斷裂線能夠穿過粘結(jié)，保證上、下面破壞形態(tài)的相似，目前常用的粘結(jié)劑有:
[0004](I)以環(huán)氧樹脂為主要成份的粘結(jié)劑
[0005]環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑的優(yōu)點(diǎn)是其不含游離水分，可在常溫下固化，無需烘烤，其力學(xué)性能可采用不同配比來改變。但這種粘結(jié)劑強(qiáng)度高，當(dāng)模型材料強(qiáng)度較低時(shí)，模型中的斷裂線常不能穿過粘結(jié)面，造成上、下面破壞形態(tài)的不同。
[0006](2)淀粉一石膏粘結(jié)劑
[0007]這種材料的優(yōu)點(diǎn)是粘結(jié)面力學(xué)性能與模型材料性能相近，缺點(diǎn)是由于有游離水分的存在，需要烘烤，大面積粘結(jié)時(shí)，不易干燥。
[0008](3)桃膠一石膏粘結(jié)劑
[0009]這種材料的優(yōu)點(diǎn)與淀粉一石膏粘結(jié)劑相同。
[0010]本次模型試驗(yàn)選取的材料強(qiáng)度低，不能夠選用環(huán)氧樹脂型粘結(jié)劑；而且粘結(jié)面大，不具備烘烤干燥條件，不能選取淀粉一石膏或桃膠一石膏粘結(jié)劑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種單軸抗壓強(qiáng)度20—30MPa均質(zhì)巖石模型。
[0012]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0013]—種單軸抗壓強(qiáng)度20—30MPa均質(zhì)巖石模型,包括:均質(zhì)巖石上層模型體、合模層、均質(zhì)巖石下層模型體和洞室，所述均質(zhì)巖石上層模型體通過合模層與均質(zhì)巖石下層模型體粘合連接構(gòu)成均質(zhì)巖石模型體，所述均質(zhì)巖石模型體中心設(shè)置有圓柱形腔體的洞室。
[0014]由于采用如上所述的技術(shù)方案，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)越性:
[0015]—種單軸抗壓強(qiáng)度20—3OMPa均質(zhì)巖石模型,合模材料的優(yōu)點(diǎn)是:
[0016]a.合模材料為水硬性材料，在硬化過程中吸收游離水分而自然干燥，無需烘干，適宜于大面積粘結(jié)。
[0017]b.密度和抗壓強(qiáng)度與模型材料的相近。經(jīng)測定，合模材料的密度為1.9X IO3Kg/m3,模型材料的密度為1.8 X 103Kg/m3;[0018]合模材料的單軸抗壓強(qiáng)度為1.9MPa，模型材料的單軸抗壓強(qiáng)度為2.0MPa0
[0019]c.物理性質(zhì)相同。合模材料為脆性材料,模型材料也為脆性材料,兩者物理性質(zhì)相同。
[0020]上述兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)可以確保上、下半模型的破壞裂縫可以相互貫通連接，保證上、下半模型的破壞形態(tài)相同。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是均質(zhì)巖石下層模型體的成型示意圖；
[0022]圖2是均質(zhì)巖石下層模型體上表面放置薄塑料板的成型示意圖；
[0023]圖3是均質(zhì)巖石上層模型體的成型示意圖；
[0024]圖4是均質(zhì)巖石模型的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0026]如圖1、2、3、4所示，一種單軸抗壓強(qiáng)度20—30MPa均質(zhì)巖石模型，包括:均質(zhì)巖石上層模型體1、合模層3、均質(zhì)巖石下層模型體2和洞室4，所述均質(zhì)巖石上層模型體I通過合模層3與均質(zhì)巖石下層模型體2粘合連接構(gòu)成均質(zhì)巖石模型體，所述均質(zhì)巖石模型體中心設(shè)置有圓柱形腔體的洞室4。
[0027]單軸抗壓強(qiáng)度20— 30MPa均質(zhì)巖石模型的制備，采用均質(zhì)巖石上層模型體I與均質(zhì)巖石下層模型體2通過合模層3粘合成均質(zhì)巖石模型體,并在均質(zhì)巖石模型體中心開挖洞室的合模層上分布有單軸抗壓試驗(yàn)的傳感器，其具體步驟如下:
[0028]1、首先制合模層3材料，合模材料選取:水泥、輕質(zhì)CaCO3、水玻璃和水的混合物作為合模材料；
[0029]其重量配比為:水泥:輕質(zhì)CaCO3:水玻璃:水的混合物=(0.8-1.2):(0.08-0.12):(0.06-0.08: (0.6-0.8)；
[0030]其中水泥的作用是提供粘結(jié)面強(qiáng)度，水泥采用普通硅酸鹽水泥，標(biāo)號為P.0.32.5 ；
[0031]輕質(zhì)CaCO3的作用是提高混合材料的和易性，增加其流動(dòng)性，輕質(zhì)CaC03采用1250目的微粉狀碳酸鈣；
[0032]水玻璃的作用是起早強(qiáng)作用，確保合模材料在室溫20攝氏度自然養(yǎng)護(hù)條件下，其抗壓強(qiáng)度達(dá)到1.9MPa壓力；水玻璃目數(shù)采用2.6—2.8，密度為1.3—1.4g/cm3的建筑用水玻璃；
[0033]2、均質(zhì)巖石模型的制備方法:
[0034](I)制均質(zhì)巖石下層模型體2，將下層鋼模具組裝好，然后在其內(nèi)部填充均質(zhì)巖石砂漿料，并夯筑、固化形成下層模型體，見圖1。
[0035](2)中間層面成型,下層模型體夯筑完成后,在其表面放置一厚度為1.0mm±0.2mm的薄塑料板5 ；
[0036]該塑料板有兩個(gè)作用:一是避免夯筑上層模型體時(shí)，兩個(gè)模型體粘結(jié)在儀器上，二是形成光滑的層面，用以布置傳感器；見圖2。[0037](3)制均質(zhì)巖石上層模型體1，將上層鋼模具組裝完成，放置在下層鋼模具上并與其連接在一起，然后夯筑上層模型體，見圖3。
[0038](4)在中間層面上布置傳感器，待模型體養(yǎng)護(hù)28天后，將均質(zhì)巖石上層模型體吊起放置一邊，掀起均質(zhì)巖石下層模型體表面的薄塑料板，然后布置傳感器；
[0039](5)然后將均質(zhì)巖石上層模型體I與均質(zhì)巖石下層模型體2進(jìn)行合模,將合模材料傾倒在布置有傳感器的均質(zhì)巖石下層模型體上表面，并刮平，然后將均質(zhì)巖石上層模型體I放置上去；
[0040](6)開挖試驗(yàn)的洞室4，待合模材料養(yǎng)護(hù)2天，達(dá)到強(qiáng)度后，在模型體內(nèi)開挖圓柱形腔體試驗(yàn)的洞室；見圖4 ；
[0041]待洞室開挖完畢，即完成放置在壓力機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)的單軸抗壓強(qiáng)度20MPa — 30MPa均質(zhì)巖石模型體的制備。
【權(quán)利要求】
1.一種單軸抗壓強(qiáng)度20—30MPa均質(zhì)巖石模型,其特征在于:包括:均質(zhì)巖石上層模型體(I)、合模層(3)、均質(zhì)巖石下層模型體(2)和洞室(4)，所述均質(zhì)巖石上層模型體(I)通過合模層(3)與均質(zhì)巖石下層模型體(2)粘合連接構(gòu)成均質(zhì)巖石模型體，所述均質(zhì)巖石模型體中心設(shè)置有圓柱形腔體的洞室(4)。
【文檔編號】G01N1/28GK203758811SQ201420073139
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年2月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月20日
【發(fā)明者】張向陽, 賀永勝, 明治清, 孔福利, 丁幸波, 陳安敏, 龐偉賓, 范俊奇 申請人:中國人民解放軍總參謀部工程兵科研三所