單軸抗壓強度20—30MPa均質巖石模型及制備方法
【專利摘要】本發明屬于模擬均質巖石模型抗壓【技術領域】，公開一種單軸抗壓強度20—30MPa均質巖石模型及制備方法，包括：均質巖石上層模型體、合模層、均質巖石下層模型體和洞室，所述均質巖石上層模型體通過合模層與均質巖石下層模型體粘合連接構成均質巖石模型體，所述均質巖石模型體中心設置有圓柱形腔體的洞室。本發明的合模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。并且采用物理性質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相同。
【專利說明】單軸抗壓強度20— 30MPa均質巖石模型及制備方法
[0001]【技術領域】
本發明屬于模擬均質巖石模型抗壓【技術領域】，尤其涉及一種單軸抗壓強度20— 30MPa均質巖石模型及制備方法。
【背景技術】
[0002]在進行模型試驗時，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，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，再將這兩個半模型合模，通過粘結劑粘結為一個整體。在地質力學模型試驗中，對粘結劑的要求是:具有一定的粘結強度，抗壓強度等物理力學參數與被粘結的模型材料相近，固化后在室溫下性能穩定，模型體的斷裂線能夠穿過粘結，保證上、下面破壞形態的相似，目前常用的粘結劑有:
(I)以環氧樹脂為主要成份的粘結劑
環氧樹脂粘結劑的優點是其不含游離水分，可在常溫下固化，無需烘烤，其力學性能可采用不同配比來改變。但這種粘結劑強度高，當模型材料強度較低時，模型中的斷裂線常不能穿過粘結面，造成上、下面破壞形態的不同。
[0003](2)淀粉一石膏粘結劑
這種材料的優點是粘結面力學性能與模型材料性能相近，缺點是由于有游離水分的存在，需要烘烤，大面積粘結時，不易干燥。
[0004]( 3)桃膠一石膏粘結劑
這種材料的優點與淀粉一石膏粘結劑相同。
[0005]本次模型試驗選取的材料強度低，不能夠選用環氧樹脂型粘結劑；而且粘結面大，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劑。

【發明內容】

[0006]為克服現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種單軸抗壓強度20— 30MPa均質巖石模型及制備方法。
[0007]為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案:
一種單軸抗壓強度20—30MPa均質巖石模型,包括:均質巖石上層模型體、合模層、均質巖石下層模型體和洞室，所述均質巖石上層模型體通過合模層與均質巖石下層模型體粘合連接構成均質巖石模型體，所述均質巖石模型體中心設置有圓柱形腔體的洞室。
[0008]一種單軸抗壓強度20— 30MPa均質巖石模型的制備方法，采用均質巖石上層模型體與均質巖石下層模型體通過合模層粘合成均質巖石模型體，并在均質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的傳感器，其具體步驟如下:
1、首先制合模材料，合模材料選取:水泥、輕質CaCO3、水玻璃和水的混合物作為合模材
料；
其重量配比為:水泥:輕質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);
其中水泥的作用是提供粘結面強度，水泥采用普通硅酸鹽水泥，標號為P.0.32.5 ；
輕質CaCO3的作用是提高混合材料的和易性，增加其流動性，輕質CaC03采用1250目的微粉狀碳酸鈣；
水玻璃的作用是起早強作用，確保合模材料在室溫20攝氏度自然養護條件下，其抗壓強度達到1.9MPa壓力；水玻璃目數采用2.6 — 2.8，密度為1.3—1.4g/cm3的建筑用水玻璃；
2、均質巖石模型的制備方法:
(1)制均質巖石下層模型體，將下層鋼模具組裝好，然后在其內部填充均質巖石砂漿料，并夯筑、固化形成下層模型體；
(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；
該塑料板有兩個作用:一是避免夯筑上層模型體時，兩個模型體粘結在儀器上，二是形成光滑的層面，用以布置傳感器；
(3)制均質巖石上層模型體，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；
(4)在中間層面上布置傳感器，待模型體養護28天后，將均質巖石上層模型體吊起放置一邊，掀起均質巖石下層模型體表面的薄塑料板，然后布置傳感器；
(5)然后將均質巖石上層模型體與均質巖石下層模型體進行合模，將合模材料傾倒在布置有傳感器的均質巖石下層模型體上表面，并刮平，然后將均質巖石上層模型體放置上去;
(6)開挖試驗的洞室，待合模材料養護2天，達到強度后，在模型體內開挖圓柱形腔體試驗的洞室；
待洞室開挖完畢，即完成放置在壓力機上進行試驗的單軸抗壓強度20MPa — 30MPa均質巖石模型體的制備。
[0009]由于采用如上所述的技術方案，本發明具有如下優越性:
一種單軸抗壓強度20— 30MPa均質巖石模型及制備方法，
這種合模材料的優點是:
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。
[0010]b.密度和抗壓強度與模型材料的相近。經測定，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;
合模材料的單軸抗壓強度為1.9MPa，模型材料的單軸抗壓強度為2.0MPa0[0011 ] c.物理性質相同。合模材料為脆性材料,模型材料也為脆性材料,兩者物理性質相同。
[0012]上述兩個優點可以確保上、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相同。
【專利附圖】

【附圖說明】[0013]圖1是均質巖石下層模型體的成型示意圖；
圖2是均質巖石下層模型體上表面放置薄塑料板的成型示意圖；
圖3是均質巖石上層模型體的成型示意圖；
圖4是均質巖石模型的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014]結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。
[0015]如圖1、2、3、4所示，一種單軸抗壓強度20—30MPa均質巖石模型，包括:均質巖石上層模型體1、合模層3、均質巖石下層模型體2和洞室4，所述均質巖石上層模型體I通過合模層3與均質巖石下層模型體2粘合連接構成均質巖石模型體，所述均質巖石模型體中心設置有圓柱形腔體的洞室4。
[0016]—種單軸抗壓強度20—30MPa均質巖石模型的制備方法,米用均質巖石上層模型體與均質巖石下層模型體通過合模層粘合成均質巖石模型體，并在均質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的傳感器，其具體步驟如下:
1、首先制合模層3材料，合模層3材料選取:水泥、輕質CaCO3、水玻璃和水的混合物作為合模材料；
其重量配比為:水泥:輕質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)；
其中水泥的作用是提供粘結面強度，水泥采用普通硅酸鹽水泥，標號為P.0.32.5 ；
輕質CaCO3的作用是提高混合材料的和易性，增加其流動性，輕質CaC03采用1250目的微粉狀碳酸鈣；
水玻璃的作用是起早強作用，確保合模材料在室溫20攝氏度自然養護條件下，其抗壓強度達到1.9MPa壓力；水玻璃目數采用2.6 — 2.8，密度為1.3—1.4g/cm3的建筑用水玻璃；
2、均質巖石模型的制備方法:
(O制均質巖石下層模型體2，將下層鋼模具組裝好，然后在其內部填充均質巖石砂漿料，并夯筑、固化形成下層模型體，見圖1。
[0017](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 ；
該塑料板有兩個作用:一是避免夯筑上層模型體時，兩個模型體粘結在儀器上，二是形成光滑的層面，用以布置傳感器；見圖2。
[0018](3)制均質巖石上層模型體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。
[0019](4)在中間層面上布置傳感器，待模型體養護28天后，將均質巖石上層模型體吊起放置一邊，掀起均質巖石下層模型體表面的薄塑料板，然后布置傳感器；
(5)然后將均質巖石上層模型體I與均質巖石下層模型體2進行合模，將合模材料傾倒在布置有傳感器的均質巖石下層模型體上表面，并刮平，然后將均質巖石上層模型體I放置上去；
(6)開挖試驗的洞室4，待合模材料養護2天，達到強度后，在模型體內開挖圓柱形腔體試驗的洞室4 ;見圖4 ；
待洞室開挖完畢，即完成放置在壓力機上進行試驗的單軸抗壓強度20MPa — 30MPa均質巖石模型體的制備。
【權利要求】
1.一種單軸抗壓強度20—30MPa均質巖石模型,其特征在于:包括:均質巖石上層模型體(I)、合模層(3)、均質巖石下層模型體(2)和洞室(4)，所述均質巖石上層模型體(I)通過合模層(3)與均質巖石下層模型體(2)粘合連接構成均質巖石模型體，所述均質巖石模型體中心設置有圓柱形腔體的洞室(4)。
2.—種單軸抗壓強度20—30MPa均質巖石模型的制備方法,其特征在于:米用均質巖石上層模型體(I)與均質巖石下層模型體(2 )通過合模層(3 )粘合成均質巖石模型體,并在均質巖石模型體中心開挖洞室(4)的合模層上分布有單軸抗壓試驗的傳感器，其具體步驟如下: 1)、首先制合模層(3)材料，合模材料選取:水泥、輕質CaCO3、水玻璃和水的混合物作為合模材料； 其重量配比為:水泥:輕質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)； 其中水泥的作用是提供粘結面強度，水泥采用普通硅酸鹽水泥，標號為P.0.32.5 ； 輕質CaCO3的作用是提高混合材料的和易性，增加其流動性，輕質CaC03采用1250目的微粉狀碳酸鈣； 水玻璃的作用是起早強作用，確保合模材料在室溫20攝氏度自然養護條件下，其抗壓強度達到1.9MPa壓力；水玻璃目數采用2.6 — 2.8，密度為1.3—1.4g/cm3的建筑用水玻璃； 2)、均質巖石模型的制備方法: (1)制均質巖石下層模型體(2)，將下層鋼模具組裝好，然后在其內部填充均質巖石砂漿料，并夯筑、固化形成下層模型體； (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)； 該塑料板有兩個作用:一是避免夯筑上層模型體時，兩個模型體粘結在儀器上，二是形成光滑的層面，用以布置傳感器； (3)制均質巖石上層模型體(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； (4)在中間層面上布置傳感器，待模型體養護28天后，將均質巖石上層模型體吊起放置一邊，掀起均質巖石下層模型體表面的薄塑料板，然后布置傳感器； (5 )然后將均質巖石上層模型體(I)與均質巖石下層模型體(2 )進行合模，將合模材料傾倒在布置有傳感器的均質巖石下層模型體(2)上表面，并刮平，然后將均質巖石上層模型體(I)放置上去； (6)開挖試驗的洞室(4)，待合模材料養護2天，達到強度后，在模型體內開挖圓柱形腔體試驗的洞室(4)； 待洞室開挖完畢，即完成放置在壓力機上進行試驗的單軸抗壓強度20MPa — 30MPa均質巖石模型體的制備。
【文檔編號】G01N1/28GK103852357SQ201410057455
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年2月20日 優先權日:2014年2月20日
【發明者】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