[发明专利]一种固流耦合模拟实验用的断层带相似材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种固流耦合模拟实验用的断层带相似材料，涉及相似材料技术领域，原材料包括基础材料、添加材料和融合剂，基础材料为河沙、石膏、碳酸钙，添加材料为椰壳粉和食盐，其中，河沙：碳酸钙：石膏：椰壳粉：食盐的质量比为8：6：4：0.5～1.5：0.5～1，融合剂为液压油，液压油的添加量占上述基础材料总质量的20～30％；本发明还公开了该断层带相似材料的制备方法。本发明河沙、石膏、碳酸钙为基础材料，椰壳粉、食盐为添加材料，液压油为融合剂，制得的断层带相似材料能够满足室内模拟实验对相似材料的高渗透性、高吸水性、高膨胀性、高孔隙率和低强度的要求。

技术领域

本发明涉及相似材料技术领域，尤其涉及一种固流耦合模拟实验用的断层带相似材料及其制备方法。

背景技术

室内相似材料模拟实验是研究工程断层突水灾害机理，再现断层突水过程的重要手段之一，根据实验要求断层围岩体室内相似材料需要满足以下条件：高渗透性、高吸水性、高膨胀性、高孔隙率和低强度。

断层带室内固-流耦合相似材料当前主要以云母粉掺杂松散材料为主，实验证明其效果不能较好满足室内实验的基本要求，材料遇水后迅速崩解并压实，吸水率能力弱、基本无膨胀能力、渗透性降低、且基本无强度，不能满足断层带固流耦合相似材料的基本实验要求。

基于上述原因，有必要研制一种满足室内相似模拟实验对断层带相似材料特性的基本要求的新材料。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明公开了一种固流耦合模拟实验用的断层带相似材料及其制备方法，该断层带相似材料能满足室内相似模拟实验对相似材料的高渗透性、高吸水性、高膨胀性、高孔隙率和低强度的要求。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种固流耦合模拟实验用的断层带相似材料，原材料包括基础材料、添加材料和融合剂，基础材料为河沙、石膏、碳酸钙，添加材料为椰壳粉和食盐，其中，河沙：碳酸钙：石膏：椰壳粉：食盐的质量比为8：6：4：0.5～1.5：0.5～1，融合剂为液压油，液压油的添加量占上述基础材料总质量的20～30％。

优选地，河沙作为骨料，粒径为1～3mm，级配均匀。

优选地，所述椰壳粉选用粒径小于1mm，级配均匀。

优选地，所述食盐选用粗粒食用盐，粒径1～5mm。

优选地，所述液压油选用工业耐磨液压油。

一种固流耦合模拟实验用的断层带相似材料的制备方法，包括如下制备步骤：

步骤一、常温下，按比例称取河沙、石膏、碳酸钙、椰壳粉和食用盐；

步骤二、先将上述固体材料放置于搅拌机中充分混合；

步骤三、再加入液压油，快速搅拌5～10min，混合均匀后放入标准岩石试件试模中，压实制成成型的试件；

步骤四、静置72h后脱模，测试试件的物理力学性能。

采用上述方法制得的固流耦合模拟实验用的断层带相似材料，单轴抗压强度0.0275～0.055MPa，渗透系数9.43×10^-4～4.55×10^-3cm/s；吸水率28.5％～50.5％。

为更好的理解该发明，以下从机理上做进一步详细说明：