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原文传递一种用于岩石试样粗糙裂隙面生成的劈裂装置和劈裂方法

专利名称：	一种用于岩石试样粗糙裂隙面生成的劈裂装置和劈裂方法
摘要：	本发明公开了一种用于岩石试样粗糙裂隙面生成的劈裂装置和劈裂方法，下承压结构的底座上依次铺设下支撑弹性体和平面支撑体，平面支撑体的上表面设有正三角钢条；所述下支撑弹性体和平面支撑体中垂直贯通设有多个承压刚体柱；正三角钢条两侧分别对称设有可配合支撑起试件的上弧形支撑体；立柱之间的上承压结构包括上承压板，上承压板两端分别连接到立柱上且可沿立柱上下移动，上承压板的底表面位于正三角钢条的上方设有倒三角钢条，上承压板上设有上压头。本发明能适应多种规格试件的劈裂要求，不仅可以保证在整个加载过程中线载荷在中心面，上弧形支撑体受压后还有移动空间，不影响试件承受线载荷，为研究单裂隙粗糙裂隙面的渗流规律提供了基础。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	中国矿业大学
发明人：	万志军;王骏辉;柯后其
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-31T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-21T00:00:00+0800
申请号：	CN201910098517.1
公开号：	CN109781485A
代理机构：	徐州市淮海专利事务所
代理人：	李鹏
分类号：	G01N1/28(2006.01);G;G01;G01N;G01N1
申请人地址：	221000 江苏省徐州市泉山区大学路1号
主权项：	1.一种用于岩石试样粗糙裂隙面生成的劈裂装置，其特征在于，包括下承压结构，所述下承压结构包括底座(6)和对称设在底座(6)宽度方向两侧的立柱(7)，所述底座(6)中部上表面沿其长度方向设有一承压容置长槽，所述承压容置长槽中依次铺设有下支撑弹性体(12)和平面支撑体(11)，所述平面支撑体(11)的上表面中部沿其长度方向设有一正三角钢条(9)，所述正三角钢条(9)置于一沿平面支撑体(11)长度方向设置的外包槽(10)内；所述下支撑弹性体(12)和平面支撑体(11)中垂直贯通设有多个承压刚体柱(8)，所述承压刚体柱(8)的底端插入承压容置长槽的槽底，顶端旋入外包槽(10)底部的螺纹孔中；所述正三角钢条(9)两侧分别对称设有可配合支撑起试件(20)的上弧形支撑体(13)，所述上弧形支撑体(13)顶端的弧形面(13a)分别与试件(20)的圆柱面贴合，底端通过侧边限位部固定在平面支撑体(11)上表面；所述两根立柱(7)之间设有上承压结构，所述上承压结构包括一水平设置的上承压板(2)，所述上承压板(2)两端分别连接到立柱(7)上且可沿立柱(7)上下移动，上承压板(2)的底表面沿其长度方向设有倒三角钢条(4)，倒三角钢条(4)位于正三角钢条(9)的正上方，所述上承压板(2)的上表面设有上压头(1)，所述上压头(1)位于倒三角钢条(4)的正上方。 2.根据权利要求1所述的用于岩石试样粗糙裂隙面生成的劈裂装置，其特征在于，所述正三角钢条(9)的底部嵌入外包槽(10)中，且正三角钢条(9)的底部两侧分别通过弹簧卡件(5)卡入外包槽(10)的槽体内；所述外包槽(10)置入沿平面支撑体(11)长度方向设置的安装槽(11-1)中。 3.根据权利要求1或2所述的用于岩石试样粗糙裂隙面生成的劈裂装置，其特征在于，所述上弧形支撑体(13)由上弧形支撑块(13-1)和从外侧支撑起上弧形支撑块(13-1)的支撑台阶(13-2)组成，所述上弧形支撑块(13-1)和支撑台阶(13-2)配合卡接在一起。 4.根据权利要求1或2所述的用于岩石试样粗糙裂隙面生成的劈裂装置，其特征在于，所述侧边限位部包括侧边限位卡件(14)，所述侧边限位卡件(14)的上部卡住上弧形支撑体(13)底端的外侧边缘，底部配合置入平面支撑体(11)上表面。 5.根据权利要求4所述的用于岩石试样粗糙裂隙面生成的劈裂装置，其特征在于，所述每个上弧形支撑体(13)侧边布置的侧边限位卡件(14)有多个，分别嵌入沿平面支撑体(11)长度方向设置的卡槽(11-2)内。 6.根据权利要求1或2所述的用于岩石试样粗糙裂隙面生成的劈裂装置，其特征在于，所述承压刚体柱(8)有六组，沿长度方向均匀间隔置于下支撑弹性体(12)和平面支撑体(11)的通孔(8a)中，每组承压刚体柱(8)的数量为两根。 7.根据权利要求1或2所述的用于岩石试样粗糙裂隙面生成的劈裂装置，其特征在于，所述倒三角钢条(4)的底部两侧分别通过弹簧卡件(5)卡入上承压板(2)底表面中。 8.根据权利要求1或2所述的用于岩石试样粗糙裂隙面生成的劈裂装置，其特征在于，所述上承压板(2)两端分别设有滑动滚珠(3)，所述滑动滚珠(3)嵌入对应侧立柱(7)的滑轨(7-1)中且可沿滑轨(7-1)滚动。 9.根据权利要求1或2所述的用于岩石试样粗糙裂隙面生成的劈裂装置，其特征在于，所述下支撑弹性体(12)和平面支撑体(11)通过卡接的方式配合连接在一起。 10.一种用于岩石试样粗糙裂隙面生成的劈裂方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：制备所需规格的圆柱形砂岩试件(20)，并将下支撑弹性体(12)、平面支撑体(11)依次放入底座(6)的承压容置长槽中；步骤二：将多个承压刚体柱(8)的顶端配合旋入外包槽(10)底部的螺纹孔中，并将承压刚体柱(8)垂直穿过平面支撑体(11)、下支撑弹性体(12)，并使承压刚体柱(8)的底端插入承压容置长槽的槽底；在外包槽(10)内安装正三角钢条(9)；步骤三：根据试件(20)的圆柱面弧度选择合适的上弧形支撑体(13)，上弧形支撑体(13)顶端弧形面(13a)的弧度与圆柱面弧度一致；将侧边限位卡件(14)的上部卡住上弧形支撑体(13)底端的外侧边缘、底部配合置入平面支撑体(11)上表面的卡槽(11-2)内，将试件(20)放在两个上弧形支撑体(13)的弧形面(13a)上使两个上弧形支撑体(13)共同配合支撑起试件(20)；步骤四：在试件(20)上方安装上承压板(2)和上压头(1)，并在上承压板(2)下表面与正三角钢条(9)正对设置倒三角钢条(4)；步骤五：将装置整体放在伺服压力机上，上压头(1)的顶部与伺服压力机相连并由伺服压力机施加线载荷；由于正三角钢条(9)的横截面为三角形，倒三角钢条(4)的横截面为倒三角形，当试件(20)稳定放置在两个上弧形支撑体(13)上时，倒三角钢条(4)的加载刀刃(4a)、正三角钢条(9)的承压刀刃(9a)与试件(20)的中轴线在同一平面上，保证加载时从上承压结构传来的线载荷从试件(20)的中心面通过；步骤六：从两侧对称支撑起试件(20)的上弧形支撑体(13)可以稳定承托起试件(20)，随着载荷的增加，由于两侧的上弧形支撑体(13)皆与平面支撑体(11)采用相同的方式连接固定，试件(20)对两侧上弧形支撑体(13)的压力是一致的，且相同的压力载荷能分别通过上弧形支撑体(13)传递至平面支撑体(11)，保证在整个加载受力过程中两个上弧形支撑体受力情况一致、能够从两侧始终平衡支撑试件，中间的线载荷能始终从试件的中心面通过；此时下支撑弹性体(12)提供了一个让压和形变位移空间，平面支撑体(11)受力会整体向下移动并对具有弹性的下支撑弹性体(12)施压使其发生形变，将试件(20)与上弧形支撑体(13)之间的面载荷向下传递并直接转换成弹性势能，与此同时通过试件(20)中心向下传递的线载荷会通过承压刚体柱(8)的硬连接直接传递至底座(6)，在该过程中试件(20)承受的线载荷不会转化为其他形式的能量、而接触面的面载荷由于转换成了弹性势能会大大减小，从而试件(20)承受的线载荷会始终大于上弧形支撑体(13)与试件(20)接触产生的面载荷，因此保证试件(20)本身始终承受线载荷；步骤七：按位移加载直到试件(20)被劈裂形成粗糙裂隙面后关闭伺服压力机停止加载。
所属类别：	发明专利