[发明专利]利用交变拉应力使岩石裂纹扩展断裂制备平板石材的方法

权利要求书

1.利用交变拉应力使岩石裂纹扩展断裂制备平板石材的方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）岩体选取和初步加工：选取适于用作石材的岩体，在岩体顶面加工成初步平面；

（2）施工孔的形成：在步骤（1）形成的平面上，根据岩体硬度，在平面的中央确定一个近似长方形区域，长方形的各条边到岩体边缘的距离为5～30米，长方形四边形成闭合的外圈线；在该闭合外圈线内的横向或纵向，每隔20～30米划出一条增设线；若闭合外圈线内的横向或纵向以及增设线的长度超过60米，在该线的中点设置一个直径为0.5‐0.8米的垂直交汇施工孔；在同一深度岩体的水平面上，在外圈线和增设线的下方用直径为0.08‐0.11米孔径凿岩机形成贯通的水平的裂纹槽基形孔；垂直交汇施工孔通过钻机施工；

（3）岩体内裂纹槽的形成：将直径为8.6‐11.5mm的金刚石串珠绳穿过基形孔以及垂直交汇孔，切割同一深度岩体水平面基形孔两侧的裂纹槽，裂纹槽呈弧形，基形孔口处的裂纹槽最深，为4‐8米；裂纹槽最浅处小于0.1米，基形孔孔口区域为起裂区；垂直交汇孔孔壁在同一深度岩体水平面上用圆盘锯机形成深度为8‐15厘米的环形槽，将孔壁上的裂纹槽接通，基形孔孔壁裂纹槽宽度为8.6‐11.5mm；

（4）交变拉应力孔的形成：在闭合外圈线的外侧距离闭合外圈线3‐10m处设置一系列交变拉应力孔，交变拉应力孔之间的间距为3‐15m；在各个闭合裂纹槽内，距离每个角裂纹槽3‐5米形成2‐3个交变拉应力孔，再按每100平方米形成1‐4个交变拉应力孔；

（5）岩体内裂纹槽持续扩展：在交变拉应力孔内设置交变拉应力发生器，交变拉应力发生器与由管道与输出交变压力的液压系统连接，交变拉应力发生器的排气管，端部设置开关；交变拉应力发生器上下两端各设置分隔器，两分隔器之间设置一个外径可膨胀的弹性套，把液体密封在交变拉应力发生器内；交变拉应力发生器的环形槽的平分面处在预定断裂面上，液压系统最大输出压力应低于交变拉应力孔岩石的抗拉强度，交变频率取1～10Hz；交变拉应力发生器环形槽内液体压力交变，并通过弹性套作用在交变拉应力孔的孔壁上，使得孔壁产生平行于预定断裂面的交变拉应力，该交变拉应力传到裂纹尖端时，在裂纹尖端产生垂直于预定断裂面的交变拉应力；裂纹尖端在垂直于预定断裂面的交变拉应力作用下起裂，裂纹扩展方向在预定断裂面上，闭合裂纹在水平的交变拉应力作用下持续扩张，断裂，形成平整的水平断裂面。

2.根据权利要求1所述的利用交变拉应力使岩石裂纹扩展断裂制备平板石材的方法，其特征在于：所述增设裂纹槽、外圈裂纹槽通过金刚石串珠锯切割形成。

3.根据权利要求1所述的利用交变拉应力使岩石裂纹扩展断裂制备平板石材的方法，其特征在于：所述增设裂纹槽和外圈裂纹槽的宽度为11mm。

4.根据权利要求1所述的利用交变拉应力使岩石裂纹扩展断裂制备平板石材的方法，其特征在于：所述步骤（2）的基形孔直径为80～110mm；交汇孔直径为500‐800mm。

5.根据权利要求1所述的利用交变拉应力使岩石裂纹扩展断裂制备平板石材的方法，其特征在于：所述液压系统最大输出压力低于40×10⁶Pa。

6.根据权利要求1所述的利用交变拉应力使岩石裂纹扩展断裂制备平板石材的方法，其特征在于：所述交变拉应力产生方法为装在机动车上重50‐300公斤的撞击锤以每分钟20‐50次撞击裂纹上方的岩石，式岩石产生与裂纹槽垂直的交变拉应力。