[发明专利]一种制备人造岩心的多功能模具及方法

说明书

技术领域

本发明涉及模具，特别是一种圆柱形标准试件的制作模具及制作方法。

背景技术

材料的力学性能参数是物理模拟研究工作开展所必须提供的基础数据；此外，在材料研制开发过程中也需要进行岩石力学性能参数测试。因此，快速简便地制作标准试件以测试材料力学性能参数或者研究试件的裂隙渗流特征尤为重要。

在人工制作标准试件方面，存在以下三方面的不足：第一，采用加压装置压实试件时，往往以压力恒定在某一数值一段时间为压实终止，无法保证试件尺寸统一标准；第二：配置的材料倒入磨具前没有进行二次称重，无法保证制作的试件密度相同；第三，普通人造岩心试件制作模具功能单一，不能制作带孔(非穿透)岩心试件。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种制备人造岩心的多功能模具的技术方案。

一种制备人造岩心的多功能模具，包括试件压头、岩心瓣、底座和卡箍；所述岩心瓣对齐后形成中空的圆柱内腔；所述卡箍与岩心瓣外部适配；所述底座上设置有底座孔，所述底座孔与岩心瓣外部适配；所述试件压头与圆柱内腔适配，所述试件压头上设置有刻度，试件压头一个端面的中心位置设置有螺纹孔，与该螺纹孔配套设置有平头螺母和孔柱，所述平头螺母和孔柱的一端均设置有与螺纹孔匹配的螺纹。

一种制备人造岩心的方法，包括顺序执行的以下步骤：

第一步、若制备人造岩心标准试件，将平头螺母安装在试件压头底部的螺纹孔内，且保证试件压头底面平整；若制备带孔的人造岩心标准试件，将孔柱安装在试件压头底部的螺纹孔内；

第二步、将岩心瓣对齐，用卡箍使岩心瓣紧固，然后将岩心瓣放入底座的底座孔中；

第三步、根据设定好的材料配比进行材料称量，并搅拌均匀；

第四步、从步骤三中得到的材料中称取单个试件重量的材料，将单个试件重量的材料填入中空的圆柱内腔中，且在填入过程中不断用夯实工具进行压实；

第五步、当单个试件重量的材料完全放入中空的圆柱内腔中并进行压实完毕后，将装有材料的岩心瓣从底座中取出并放置到加压台的台板上，台板上方设置有加压装置，将试件压头放入装有材料的岩心瓣内，使得试件压头压在圆柱内腔里的材料上；

第六步、开启加压台上的加压装置作用于试件压头上，对岩心瓣中的材料进行充分压实，并观测试件压头表面的刻度；

第七步、当试件压头表面的刻度线达到设计值时，停止加压，材料被压制成试件；

第八步、将试件压头取下，待试件固结一定时间后进行试件脱模；

第九步、脱模后，将试件放在阴凉处自然阴干。

有益效果：

本发明的人造岩心标准试件制作模具有多种功能，既能制作人造岩心圆柱形标准试件，来进行单轴抗压、单轴抗拉和单轴抗剪实验，又能用于制作带孔(不穿透)的人造岩心圆柱形标准试件，来进行裂隙渗流的单轴抗压实验；

按照本发明方法制备的试件，由于进行了二次称量和严格按照刻度进行制备，能够克服以往制作模具和方法的不足，保证制作的试件密度和尺寸相同，该制作方法简便、易于操作，具有广泛的实用性和推广性。

附图说明

图1是本发明的人造岩心带孔圆柱形标准试件模具的结构示意图；

图2是本发明的人造岩心圆柱形标准试件模具的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1和图2所示，一种人造岩心圆柱形标准试件的多功能模具，包括试件压头1、岩心瓣2、底座3和卡箍4；

所述岩心瓣2有2片，岩心瓣2高度为200mm，岩心瓣2对齐拼接组成圆柱形外径为60mm，形成中空的圆柱内腔的直径为50mm；

所述卡箍4由两个半圆环组成，两个半圆环组成的卡箍4内径为60mm，恰好与岩心瓣2外部适配；卡箍4上有螺纹孔，用螺栓螺母使卡箍紧固；

所述底座3高度为50mm，底座3的中部设置有内径为60mm、高度30mm的底座孔，所述底座孔与岩心瓣2外部间隙配合；

所述试件压头1的直径为50mm、高度200mm，试件压头1与圆柱内腔适配，属于间隙配合，试件压头1上设置有刻度，试件压头1一个端面的中心位置设置有螺纹孔6；

与该螺纹孔6配套设置有一字型平头螺母和孔柱5，所述一字型平头螺母和孔柱5的一端均设置有与螺纹孔6匹配的螺纹，其中，孔柱5直径和高度可根据实际需要而定，一般为圆台圆柱形，并且孔柱5有螺纹端的直径小于非螺纹端的直径，孔柱5高度一般小于70mm。