[发明专利]一种用于制取岩石试样通透裂隙的装置及工作方法

权利要求书

1.一种用于制取岩石试样通透裂隙装置的工作方法，其特征在于，采用的装置包括基座（1）、支架结构（2）、工作载台（3）、钻孔装置（4）、切割装置（5）、试样固定装置（6）、除尘装置（7）和动力源（8），支架结构（2）固定在基座（1）上，支架机构（2）包括立柱（21）、横梁（22）、连系梁（23）、托杆（25）、滑轨（26）、前玻璃板（27）、侧玻璃板（28）、后玻璃板（29）和玻璃盖板（30），四个立柱（21）竖直固定在基座（1）上，两个横梁（22）和两个连系梁（23）固定连接组成矩形框，所述矩形框固定在立柱（21）上端，托杆（25）水平固定在两个立柱（21）中部，所述托杆（25）为两个，两个托杆（25）对称设置且处于同一水平面，玻璃盖板（30）固定在两个托杆（25）上，前玻璃板（27）、侧玻璃板（28）和后玻璃板（29）分别通过螺栓（10）固定在立柱（21）侧面，所述玻璃盖板（30）、前玻璃板（27）、侧玻璃板（28）、后玻璃板（29）和基座（1）上表面围成容纳腔，玻璃盖板（30）上开设工作窗口（30-1），所述矩形框上固定有两个平行设置的滑轨（26），工作载台（3）滑动地设置在两个滑轨（26）上，钻孔装置（4）和切割装置（5）固定在工作载台（3）下端；

所述钻孔装置（4）包括外壳（41）、内壳（42）、固定套（43）、第一电机（44）、变速器（45）、限位环（46）、滚珠丝杠（47）、传动螺母（48）、第二电机（49）和钻头（50），固定套（43）和外壳（41）固定在工作载台（3）下端且固定套（43）处于外壳（41）内，内壳（42）处于固定套（43）与外壳（41）之间，且内壳（42）能相对固定套（43）和外壳（41）移动，所述第一电机（44）设置在固定套（43）内并与固定套（43）固定连接，变速器（45）连接在第一电机（44）下端，变速器（45）的输出端与滚珠丝杠（47）同轴连接，限位环（46）固定在固定套（43）内部，所述限位环（46）设有中心通孔，中心通孔的直径大于滚珠丝杠（47），滚珠丝杠（47）穿过中心通孔，固定套（43）侧壁对称设有两个长条形孔，传动螺母（48）套在滚珠丝杠（47）并与滚珠丝杠（47）螺纹连接，传动螺母（48）上固定有两个推杆，两个推杆分别穿过两个长条形孔与内壳（42）固定连接，所述第二电机（49）固定在内壳（42）内，钻头（50）设置在内壳（42）下端并穿过内壳（42）与第二电机（49）的输出轴同轴连接；

所述切割装置（5）包括缸筒（51）、第三电机（52）、主动轮（53）、传动齿轮（54）、驱动杆、传动杆（55）、活塞（56）和切割头（57），缸筒（51）的顶端与工作载台（3）下端固定连接，第三电机（52）固定在缸筒（51）内壁，主动轮（53）固定在第三电机（52）的输出轴上，传动齿轮（54）设置在第三电机（52）一侧的缸筒（51）内壁，传动齿轮（54）与主动轮（53）啮合；活塞（56）滑动地设置在缸筒（51）内，缸筒（51）底端设有圆孔，切割头（57）设置在缸筒（51）下方并且其一端通过圆孔与活塞（56）固定连接；所述驱动杆的一端与传动齿轮（54）固定连接，驱动杆的另一端与传动杆（55）的一端铰接，传动杆（55）的另一端与切割头（57）的一端铰接；

所述动力源（8）通过连接线（9）与第一电机（44）、第二电机（49）和第三电机（52）电连接，试样固定装置（6）设置在容纳腔内，试样固定装置（6）由两个支座（61）、两个卡箍（62）和两个挡板（63）组成，两个支座（61）相对设置在容纳腔内，两个卡箍（62）分别固定在两个支座（61）上端，两个挡板（63）分别设置在两个支座（61）的侧面；所述两个挡板（63）上端均设有一个铅锤杆（64），所述除尘装置（7）通过管路与容纳腔连通，具体步骤为：

A、制作岩石试样（11）及定位线标记：选择岩石体性质后将岩石体制作呈圆柱形岩石试样，然后在岩石试样（11）的端面及圆柱侧面分别标记出穿过端面圆心的径向定位线（11-1）和与径向定位线（11-1）处于同一平面的轴向定位线（11-2）；

B、标记预制通透裂隙的位置：根据实验所需的岩石试样通透裂隙位置，在岩石试样（11）的轴向定位线（11-2）上标定出第一定位孔（11-3）及第二定位孔（11-4）的位置，并标记出第一定位孔（11-3）及第二定位孔（11-4）之间的预制裂隙路径（11-5）；这样可保证通透裂隙经过岩石试样（11）的中心轴；

C、岩石试样（11）的位置固定及工作载台（3）的定位：打开玻璃盖板（30），将岩石试样（11）置于试样固定装置（6）内，旋转岩石试样（11）使其径向定位线（11-1）与铅锤杆（64）重合，然后通过卡箍（62）对岩石试样（11）锁紧固定，盖上玻璃盖板（30）后，通过把手（31）移动工作载台（3）使钻孔装置（4）的钻头（50）与岩石试样（11）已标记出的第一定位孔（11-3）对齐；

D、对岩石试样（11）钻取第一定位孔（11-3）及第二定位孔（11-4）：启动动力源（8）和除尘装置（7），然后通过第一电机正反转按钮（4-3）使第一电机（44）开始旋转，通过传动螺母（48）带动内壳（42）下降直至钻头（50）距第一定位孔（11-3）的垂直距离小于3mm时，通过第二电机启停按钮（4-1）和第二电机转速调节按钮（4-2），使第二电机（49）带动钻头（50）旋转，然后钻头（50）开始进行第一定位孔（11-3）的钻取，当第一定位孔（11-3）钻孔完成后，通过第二电机启停按钮（4-1）控制钻头（50）停止旋转，同时通过第一电机正反转按钮（4-3）使内壳（42）上升；然后重复第一（4）定位孔（11-3）的钻取过程，完成第二定位孔（11-4）的钻取；

E、制作通透裂隙：松开定位螺栓（32），通过把手（31）移动工作载台（3）使切割装置（5）的切割头（57）对准第一定位孔（11-3），然后通过第三电机启停按钮（58）和第三电机转速调节按钮（59）控制切割头（57）开始切割，沿着预制裂隙路径（11-5）向第二定位孔（11-4）方向缓慢移动工作载台（3），直至通透裂隙制作完毕后，取出岩石试样（11）。