[发明专利]一种利用磁流体及热固性树脂材料制作模拟贯通节理面粗糙度模具的装置及方法

说明书

本发明公开一种利用磁流体及热固性树脂材料制作模拟贯通节理面粗糙度模具的装置及方法。本发明利用电磁场对磁流体较强的吸附能力，使得磁流体在磁场环境中具有沿磁感线均匀分布的趋势从而形成规则起伏的造型，通过控制环境电磁场中电流的强弱进而改变磁流体的环境磁场强度，根据实际需求使磁流体形成高低不平的突刺状起伏面，并可通过量化控制电磁场的电流强度建立其与磁流体在特定磁场中突刺形状特征之间的量化关系，达到定量模拟节理面粗糙度的目的。随后在其上覆盖一层液态的热固性树脂，经过高温加热后，热固性树脂凝结失去流动性，在磁流体表面形成热固性树脂膜，并在热固性树脂膜表面均匀涂抹上树脂硬化液使其固化并增强膜的硬度，通过环境磁场将磁流体吸出后，即可制成模拟节理面粗糙度的树脂模具。

技术领域

本发明涉及一种利用磁流体及热固性树脂材料制作模拟贯通节理面粗糙度模具的装置及方法，属于岩土工程技术领域。

背景技术

节理是岩体受力断裂后两侧岩块没有显著位移的小型断裂构造，作为一种重要的结构面，节理在岩石内部广泛的分布，会对岩石的物理力学性质产生显著的影响，而节理面的粗糙度是影响节理岩体强度与变形特性的重要因素之一，因此开展节理面粗糙度相关试验研究显得尤为重要。目前试验研究已有的岩样节理制作方法中，主要是通过原岩劈裂或拉伸或者人工机械切割等方式预制节理，所模拟出的节理面的粗糙度大多是随机不可控的，或者节理面粗糙度无法定量控制。并且由于其形成过程中的随机性，使得要测量和计算这些模拟节理的粗糙度变得较为复杂，研究节理粗糙度与岩石特性的相关关系也存在着相当的难度。因此，在制作相似材料贯通节理岩样时，能够实现定量控制节理面粗糙度的技术与方法，将会为岩体节理粗糙度相关的试验研究提供较为便利的试验技术手段。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种在制备含有贯通节理相似材料岩样时利用磁流体流塑特性和热固性树脂材料热成型特性制作模拟贯通节理面粗糙度模具的装置及方法，利用磁流体在磁场环境中具有沿磁感线均匀分布的趋势从而形成规则起伏的造型的能力，以及热固性树脂的液化流动性、表面附着成型能力、受热固化定型能力，通过量化控制电磁场的电流强度建立其与磁流体在特定磁场中突刺形状起伏面粗糙度特征之间的量化关系，制作能定量模拟节理面粗糙度的模具，以简便高效的方法制作出粗糙度可控制、可量化的节理。

本发明为解决上述技术问题，所采用的技术方案是：一种利用磁流体及热固性树脂材料制作模拟贯通节理面粗糙度模具的装置包括透明容器，在所述透明容器中设有托盘，在所透明容器内装热固性树脂液，所述托盘与磁力发生器连接，磁力发生器产生的磁力作用于托盘上的磁流体，至少部分热固性树脂液与所述磁流体相接触。

进一步进,所述的磁流体为盐水基磁流体。

进一步讲,所述的磁力发生器为与所述托盘物理连接的筒体、及绕在筒体表面的电磁线圈。

进一步讲,所述装置还包括给所述热固性树脂液加热的加热部件。

进一步讲,所述加热部件为发热电阻丝。

进一步讲,阀门开关与所述透明容器连接。

进一步讲,导管的一端穿入透明容器中、且靠近托盘。

一种利用磁流体及热固性树脂材料制作模拟贯通节理面粗糙度模具方法包括以下步骤：

Step1：托盘产生磁力；

Step2：向托盘中添加磁流体，所述磁流体在托盘磁力作用下固定在托盘上；

Step3：向透明容器中添加热固性树脂液，使热固性树脂液与磁流体相接触；

Step4：打开加热部件对热固性树脂液进行加热、并停止注入热固性树脂液；

Step5：打开透明容器的阀门开关排出热固性树脂液，过程中不停止加热部件加热；