一種制備具有隨機節(jié)理裂隙試件的實驗臺制造技術

本發(fā)明專利技術公開了一種制備具有隨機節(jié)理裂隙試件的實驗臺，包括實驗臺框架、冷凍箱、冷凍箱蓋、低溫儲存盒、冷凍盤、多功能電子秤、托盤、攪拌機、主放料口、副放料管道、副放料口、出料控制裝置、控制面板、試件模具、振動臺、出料口、牽引拉環(huán)、刮刀。該實驗臺左側為冷凍箱；實驗臺桌面上鑲嵌有控制面板；攪拌機上部與主放料口連接，下部與出料口相連；出料控制裝置置于攪拌機下端口；振動臺上部卡槽引導試件模具直線移動，依次完成材料裝填。本發(fā)明專利技術解決了目前相似模擬試驗中制作具有節(jié)理裂隙試件存在的問題，實現對于現場煤、巖體的近似與仿真，此外實驗臺的設計將制作流程有機整合，使用方便簡單，效率高，克服了現有技術的不足。

An experimental table for preparing specimens with random joints and fissures

The invention discloses a preparation with random joint test pieces, including bench frame, freezers, freezers, cold storage, freezing box cover plate, multifunctional electronic scale, tray, mixer, the main discharge port and discharge pipe, deputy vice discharge port and a discharge control device the control panel, and specimen mould, vibration table, discharging port, traction, scraper ring. The experiment table left for the freezer on the desktop platform; embedded control panel; the upper part of the stirrer and the main discharge outlet is lower and the outlet is connected; the discharging control device is arranged on the mixer port; shaking table top slot guide specimen mold linear movement, followed by the completion of filling material. The invention solves the problem of simulation test in making joint test problems exist, for approximation and Simulation on coal and rock, in addition to the design of experimental platform will make the organic integration process is simple, easy to use, high efficiency, overcomes the shortcomings of the prior art.

【技術實現步驟摘要】
一種制備具有隨機節(jié)理裂隙試件的實驗臺
本專利技術涉及一種制備具有隨機節(jié)理裂隙試件的實驗臺，用于相似模擬試驗中制備具有隨機節(jié)理裂隙的煤、巖試件。
技術介紹
對于現場采集的煤、巖體制作成試件進行單軸壓縮、直剪試驗是研究其力學性質的重要手段之一，但是大量的現場采集工作耗時耗力，通過相似模擬試驗制作人工試件是一個比較理想的替代方法。但是賦存于地下的煤、巖體由于長期地質作用，內部存在大量隨機分布的節(jié)理裂隙，這些節(jié)理裂隙的存在使煤、巖體具有非均質性、各向異性和非連續(xù)性，影響到煤、巖體的破壞過程和機理。而相似模擬試驗中對于煤、巖體中節(jié)理裂隙的真實模擬是難點所在，因此目前的研究主要是建立在煤、巖體是理想均質的假設基礎之上的，制作的試件不含有節(jié)理裂隙，并不考慮節(jié)理裂隙對實驗結果的影響；另外有學者在模擬節(jié)理裂隙上做了一些嘗試，但是制作的試件中的裂隙并不是隨機分布的或者模擬材料選擇單一，和實際情況仍有差距，并不能很好的模擬煤、巖體的力學特征和破壞機理，同時實驗過程復雜，降低了實驗的精確性和可操作性，不利于推廣應用。
技術實現思路
本專利技術提出一種制備具有隨機節(jié)理裂隙試件的實驗臺，該實驗臺可以制備試件近似模擬真實煤、巖體中所存在的接觸面光滑的和接觸面粗糙的、被碎屑充填的和無填充物的及零散分布的多種形態(tài)節(jié)理裂隙，實現對于現場煤、巖體的近似與仿真，從而更客觀反映其破壞過程及機理，此外實驗臺的設計將制作流程有機整合，實現流水化作業(yè)，使用方便簡單，效率高，克服了現有技術的不足。本專利技術采用如下技術方案。本專利技術包括實驗臺框架、冷凍箱、冷凍箱蓋、低溫儲存盒、冷凍盤、多功能電子秤、托盤、攪拌機、主放料口、副放料管道、副放料口、出料控制裝置、控制面板、試件模具、振動臺、出料口、牽引拉環(huán)、刮刀；所述的冷凍箱置于實驗臺左側，其內部上端置有所述的低溫儲存盒，其內部下方置有所述的冷凍盤；所述的多功能電子秤鑲嵌于實驗臺桌面，所述的托盤置于所述的多功能電子秤上方；所述的攪拌機置于所述的主放料口下方；所述的副放料管道上端口與所述的副放料口連接，其上部置于所述的實驗臺框架內部，其下部與所述的出料口相連；所述的出料控制裝置置于所述的攪拌機下端口，兩端固定于所述的實驗臺框架上；所述的控制面板位于實驗臺桌面右下角；所述的試件模具置于所述的振動臺上方及所述的出料口正下方；所述的牽引拉環(huán)與所述的試件模具側面連接；所述的刮刀兩端固定于所述的實驗臺框架上，置于實驗臺前側，其下端與所述的試件模具上部處于同一水平高度。所述的冷凍箱蓋是由硬質聚氨酯泡沫塑料板外裹PVC板或沖壓折彎的金屬板材所制成推拉式箱蓋，其上端的低溫儲存盒可以儲存用于模擬裂隙所需的材料，拆卸方便，且箱蓋上帶有鎖，便于安全管理。所述多功能電子秤具有數據導入、數據記憶及漢顯功能，將需要稱重的材料名稱及所需重量預先通過USB接口、藍牙或者NFC標簽導入電子秤，實驗時可以按照屏幕提示進行逐一稱量，操作便捷，減少實驗者稱量錯誤。所述的出料控制裝置由步進電機控制，通過所述的操作面板上的按鈕，實現所述的出料口的打開和關閉功能，且增強了所述的攪拌機的穩(wěn)定性。所述的試件模具由金屬板或環(huán)氧樹脂板制成，由快拆桿緊鎖，以實現快速拆裝。所述的牽引拉環(huán)由環(huán)氧樹脂制成，可牽引所述的試件模具在所述的振動臺上的卡槽內移動，操作方便。所述的副進料管道其下端管道角度較大，保證裂隙模擬材料的順利下滑，且可以隨著混合漿液從所述的出料口放出，實現自動化制備隨機節(jié)理裂隙試件。所述的振動臺具有時間預設、振幅調節(jié)功能。本專利技術解決了目前相似模擬試驗制作煤、巖試件過程中無法預制節(jié)理裂隙，或者預制的節(jié)理裂隙不是隨機分布的以及模擬材料選擇單一的問題，本專利技術用于制備的具有隨機節(jié)理裂隙的試件，實現了對于真實煤、巖體中隨機分布的接觸面光滑的和接觸面粗糙的、被碎屑充填的和無填充物的及零散分布的多種形態(tài)節(jié)理裂隙的近似與仿真，更加真實反映煤、巖體的力學特征和破壞機理，符合現場條件，增加了相似模擬的準確性，并且實驗臺的設計將實驗流程有機整合，使用方便，效率大大提高。本專利技術可用于煤、巖體破碎機理、煤壁片幫、邊坡穩(wěn)定性相關研究的相似模擬試驗，利用冷凍箱，制備模擬節(jié)理裂隙的材料；利用步進式電機，實現出料口的打開和關閉功能，操作簡單，控制精準；試件模具由快拆桿緊鎖，可以實現試件模具的快速拆裝；利用振動臺，有利于試件模具中漿液的流動以及漿液中空氣的及時排出；利用刮刀，用于刮去多余漿液，并使試件表面平整。附圖說明當結合附圖考慮時，能夠更完整更好地理解本專利技術。此處所說明的附圖用來提供對本專利技術的進一步理解，實施例及其說明用于解釋本專利技術，并不構成對本專利技術的不當限定。圖1為本專利技術實施例中一種制備具有隨機節(jié)理裂隙試件的實驗臺整體示意圖。圖2為本專利技術實施例中冷凍箱示意圖。圖3為本專利技術實施例中實驗臺部分零部件示意圖附圖中的標記符號說明：1-實驗臺框架、2-冷凍箱、3-冷凍箱蓋、4-低溫儲存盒、5-冷凍盤、6-多功能電子秤、7-托盤、8-攪拌機、9-主放料口、10-副放料管道、11-副放料口、12-出料控制裝置、13-控制面板、14-試件模具、15-振動臺、16-出料口、17-牽引拉環(huán)、18-刮刀。具體實施方式為使本專利技術的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術作進一步詳細的說明。一種制備具有隨機節(jié)理裂隙試件的實驗臺，包括實驗臺框架、冷凍箱、低溫儲存盒、冷凍盤、多功能電子秤、托盤、攪拌機、主放料口、副放料管道、副放料口、出料控制裝置、控制面板、試件模具、振動臺、出料口、牽引拉環(huán)、刮刀。如圖1、2、3所示，本制備具有隨機節(jié)理裂隙試件的實驗臺的的冷凍箱2置于實驗臺左側，其內部上端置有低溫儲存盒4，其內部下方置有冷凍盤5；多功能電子秤6鑲嵌于實驗臺桌面，托盤7置于多功能電子秤6上方；攪拌機8置于主放料口9下方；副放料管道10上端口與副放料口11連接，其上部置于實驗臺框架1內部，其下部與出料口16相連；出料控制裝置12置于攪拌機8下端口，兩端固定于實驗臺框架1上；控制面板13位于實驗臺桌面右下角；試件模具14置于振動臺15上方及出料口16正下方；牽引拉環(huán)17與試件模具14側面連接；刮刀18兩端固定于所述的實驗臺框架1上，置于實驗臺前側，其下端與試件模具14上部處于同一水平高度。其實驗步驟如下：本實施例中所采用的試件模具14為3個尺寸為100×100×100mm(長×寬×高)模具分格并排布置的鋼制模具，可以同時制作三個試件。采用的冷凍盤5為尺寸是330×250×25mm(長×寬×高)的金屬盤，將冷凍盤5水平放置在實驗臺桌面上，使用多功能電子秤6和托盤7稱取230g水并緩慢倒入冷凍盤5中，再稱取56g洗凈晾干的云母片，將云母片均勻平鋪于盛有水的冷凍盤5中，打開冷凍箱蓋3，將冷凍盤5平置于冷凍箱2中，關閉冷凍箱蓋3，設定-20℃，冷凍36小時。將冷凍好的含有云母的冰片裝于低溫儲存盒4中備用，用以模擬被碎屑充填的節(jié)理裂隙。將冷凍盤5水平放置，使用多功能電子秤6和托盤7稱取280g水并緩慢倒入冷凍盤5中，再將冷凍盤5平置于冷凍箱2中，設定-20℃，冷凍36小時。將冷凍好的不含有云母的冰片裝于低溫儲存盒4中備用，用以模擬有無填充物的節(jié)理裂隙。將厚度為2.0mm的石蠟薄片置于低溫儲存盒4中備用本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種制備具有隨機節(jié)理裂隙試件的實驗臺，其特征在于，包括實驗臺框架、冷凍箱、冷凍箱蓋、低溫儲存盒、冷凍盤、多功能電子秤、托盤、攪拌機、主放料口、副放料管道、副放料口、出料控制裝置、控制面板、試件模具、振動臺、出料口、牽引拉環(huán)、刮刀；所述的冷凍箱置于實驗臺左側，其內部上端置有所述的低溫儲存盒，其內部下方置有所述的冷凍盤；所述的多功能電子秤鑲嵌于實驗臺桌面，所述的托盤置于所述的多功能電子秤上方；所述的攪拌機置于所述的主放料口下方；所述的副放料管道上端口與所述的副放料口連接，其上部置于所述的實驗臺框架內部，其下部與所述的出料口相連；所述的出料控制裝置置于所述的攪拌機下端口，兩端固定于所述的實驗臺框架上；所述的控制面板位于實驗臺桌面右下角；所述的試件模具置于所述的振動臺上方及所述的出料口正下方；所述的牽引拉環(huán)與所述的試件模具側面連接；所述的刮刀兩端固定于所述的實驗臺框架上，置于實驗臺前側，其下端與所述的試件模具上部處于同一水平高度。

【技術特征摘要】
1.一種制備具有隨機節(jié)理裂隙試件的實驗臺，其特征在于，包括實驗臺框架、冷凍箱、冷凍箱蓋、低溫儲存盒、冷凍盤、多功能電子秤、托盤、攪拌機、主放料口、副放料管道、副放料口、出料控制裝置、控制面板、試件模具、振動臺、出料口、牽引拉環(huán)、刮刀；所述的冷凍箱置于實驗臺左側，其內部上端置有所述的低溫儲存盒，其內部下方置有所述的冷凍盤；所述的多功能電子秤鑲嵌于實驗臺桌面，所述的托盤置于所述的多功能電子秤上方；所述的攪拌機置于所述的主放料口下方；所述的副放料管道上端口與所述的副放料口連接，其上部置于所述的實驗臺框架內部，其下部與所述的出料口相連；所述的出料控制裝置置于所述的攪拌機下端口，兩端固定于所述的實驗臺框架上；所述的控制面板位于實驗臺桌面右下角；所述的試件模具置于所述的振動臺上方及所述的出料口正下方；所述的牽引拉環(huán)與所述的試件模具側面連接；所述的刮刀兩端固定于所述的實驗臺框架上，置于實驗臺前側，其下端與所述的試件模具上部處于同一水平高度。2.根據權利要求1所述的一種制備具有隨機節(jié)理裂隙試件的實驗臺，其特征在于，所述的冷凍箱蓋是由硬質聚氨酯泡沫塑料板外裹PVC板或沖壓折彎的金屬板材所制成推拉式箱蓋，其上端的低溫儲存盒可以儲存用于模擬裂隙所需的材料，拆卸方便，且箱蓋上帶有鎖，便于安全管理。3.根...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：王家臣，楊勝利，魏煒杰，
申請(專利權)人：中國礦業(yè)大學北京，
類型：發(fā)明
國別省市：北京,11