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原文传递一种真实岩石试样的精细裂缝制作装置及方法

专利名称：	一种真实岩石试样的精细裂缝制作装置及方法
摘要：	本发明公开了一种真实岩石试样的精细裂缝制作装置及方法，装置包括基础平台、高速电钻、试样夹持器、位置调节装置；高速电钻和试样夹持器均通过位置调节装置设置；位置调节装置由升降装置、纵向移位装置和试样移位装置组成：纵向移位装置呈可升降和俯仰角度可调节的结构；试样夹持器呈可水平横向移动地设置；高速电钻可移动地设在纵向移位装置上，并通过夹持金刚石刀具进行裂缝加工。试样夹持器具有六面立方体试样和圆盘试样两种结构形式。裂缝制作方法基于装置实施。本发明的有益效果是，装置结构简单、造价低廉，便于多种精细裂缝制作操作；制作方法工艺过程合理，裂缝光滑规整，为开展含裂隙真实岩石的破坏模式、裂缝扩展机理等研究打下良好基础。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	重庆;50
申请人：	重庆大学
发明人：	张东明;石发瑞;高恒;吴明洋;李铭辉;邓博知;宋真龙;刘淑敏;赵宏刚;鲁俊;刘超
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-01T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-20T00:00:00+0800
申请号：	CN201910588535.8
公开号：	CN110261199A
代理机构：	重庆市前沿专利事务所(普通合伙)
代理人：	刘代春
分类号：	G01N1/28(2006.01);G;G01;G01N;G01N1
申请人地址：	400044 重庆市沙坪坝区沙正街174号
主权项：	1.一种真实岩石试样的精细裂缝制作装置，其特征在于：包括基础平台(1)、高速电钻(7)、试样夹持器(8)、位置调节装置；所述高速电钻(7)和试样夹持器(8)均通过位置调节装置与所述基础平台(1)连接；所述位置调节装置由升降装置(91)、纵向移位装置(92)和试样移位装置(93)组成：纵向移位装置(92)通过角度调节器设在升降装置(91)上，并呈可升降结构地与升降装置(91)连接；角度调节器具有俯仰角度可调节的结构；所述试样夹持器(8)设在试样移位装置(93)上，试样移位装置(93)呈可水平横向移动地设在所述基础平台(1)上；所述高速电钻(7)可移动地设在纵向移位装置(92)上，高速电钻(7)通过夹持金刚石刀具(6)进行裂缝加工。 2.根据权利要求1所述的真实岩石试样的精细裂缝制作装置，其特征在于：所述角度调节器包括由所述升降装置(91)驱动的升降滑块(12)，升降滑块(12)上设有角度调节座(13)，升降滑块(12)和角度调节座(13)通过铰接轴(14)铰接；升降滑块(12)和角度调节座(13)还通过与能够与多个不同位置的插孔配合的插销(15)限制转动，以形成相对固定的相位关系；所述升降装置(91)设在所述基础平台(1)上；所述升降装置(91)、纵向移位装置(92)和试样移位装置(93)分别通过对应的丝杆螺母副传动结构实现位置调节；所述纵向移位装置(92)上还设有对所述高速电钻(7)进行钻进驱动和钻进深度控制的钻进加载单元。 3.根据权利要求2所述的真实岩石试样的精细裂缝制作装置，其特征在于：所述升降装置(91)和纵向移位装置(92)上均设有刻度标尺；所述角度调节器设有角度标尺。 4.根据权利要求2所述的真实岩石试样的精细裂缝制作装置，其特征在于：所述钻进加载单元包括加载弹簧、锁止构件和限位装置，加载弹簧用于高速电钻(7)钻进驱动，锁止构件用于高速电钻(7)移动锁止，限位装置用于高速电钻(7)的钻进行程控制。 5.根据权利要求1所述的真实岩石试样的精细裂缝制作装置，其特征在于：所述金刚石刀具(6)由直径为0.5mm～1.5mm的金刚石材质的钻头和磨削头组成；磨削头呈圆条形砂轮结构，钻头和磨削头按择一的方式通过高速电钻(7)设置的钻夹头装夹固定。 6.根据权利要求1～5中任意一项所述的真实岩石试样的精细裂缝制作装置，其特征在于：所述试样夹持器(8)通过转盘(24)设在试样移位装置(93)上。 7.一种真实岩石试样的精细裂缝制作方法，其特征在于，基于权利要求1～6中任意一项所述装置实施，包括如下步骤：第一步，按照原石试样待加工裂缝的裂缝参数，在岩石试件上画出斜裂缝位置；其中，裂缝参数包括裂缝条数、宽度、长度、深度、与水平面的夹角和位置；第二步，按上下平面呈水平的方式将原岩试样固定在试样夹持器(8)上，并通过位置调节装置粗调试样的位置；同时，依据裂缝宽度，选取直径与裂缝宽度相等的金刚石刀具(6)，并通过高速电钻(7)的钻夹头装夹固定所述金刚石刀具(6)；第三步，通过角度调节器将纵向移位装置(92)调节成与水平面平行或裂缝和水平面之间夹角相同的倾斜角度；通过升降装置(91)和纵向移位装置(92)调节高速电钻(7)高度和水平位置；并使构成金刚石刀具(6)的钻头前端尖端靠近试样，钻头的尖端端点构成钻进起始点；且在高速电钻(7)钻进过程中，钻头的前端尖端与试样的接触点构成裂缝加工起始点；第四步，启动高速电钻(7)使钻头按裂缝深度方向进行钻进，直至钻进设定深度后回退钻头至钻进起始点；第五步，通过试样夹持器(8)调整试件位置，朝裂缝长度方向改变钻孔位置，并使相邻钻孔不相互贯通；第六步，重复执行第四步和第五步，完成原岩试样上裂缝长度方向上的多个钻孔；第七步，通过试样夹持器(8)将试件调整到首次钻孔位置；并将钻头更换为磨削头；第八步，启动高速电钻(7)使磨削头按裂缝深度方向进给到设定深度后，通过试样夹持器(8)使试件位移动；以将多个钻孔依次贯通形成裂缝。 8.根据权利要求7所述的真实岩石试样的精细裂缝制作方法，其特征在于：在所述第七步的更换钻头前，还包括通过转盘(24)转动试样，使钻头倾斜于已钻孔的方向，并在相邻钻孔相连接的孔壁上钻多个贯穿孔，以减少贯穿修磨量。 9.根据权利要求7所述的真实岩石试样的精细裂缝制作方法，其特征在于：在同一试样上施工多条裂缝时，在当前裂缝加工完成后将磨削头更换为钻头，并通过升降装置(91)和试样夹持器(8)协同，改变试样装夹状态或试样横向位置，使紧邻裂缝的裂缝加工起始点位于钻头轴线上。 10.根据权利要求7所述的真实岩石试样的精细裂缝制作方法，其特征在于：在进行倾斜裂缝加工前，通过角度调节器改变钻头轴线与水平面的倾斜角度，使其与拟加工的裂缝倾斜角度一致。
所属类别：	发明专利