[发明专利]一种基于岩土材料的大尺寸实验模型制备装置及方法

摘要

本发明涉及一种基于岩土材料的大尺寸实验模型制备装置及方法，属于岩土工程与地质工程室内实验模型制作领域。主要由高温釜、成型室、成型配套组件、双向压裂结构、轴向施压结构、切割刀、可伸缩刀座、流体施压结构、分离及计量结构、传感控制单元和固定模块组成。本发明可以为岩土工程与地质工程室内缩尺实验提供大尺寸、高仿真岩体实验模型，所制模型的物理力学性质和矿物组分可无限接近原岩，强度更是远高于使用3D打印制作的模型，制作内容涵盖了边坡、隧道、基坑或地下空间以及地基基础等常见工程对象的等比模型，同时还可以实现人为控制断层、裂隙和结构面的生成和分布，以及可以进行不同温、压条件下的水、岩耦合化学反应实验。

主权项

1.一种基于岩土材料的大尺寸实验模型制备装置及方法，其特征在于，由高温釜、成型室、成型配套组件、双向压裂结构、轴向施压结构、切割刀、可伸缩刀座、流体施压结构、分离及计量结构、传感控制单元和固定模块组成；所述成型室侧面设有数排气体、液体的排注口，用于气、液的排注；所述固定模块由支撑柱和3级承台组成，用于固定各类装置；所述成型室固定在所述高温釜内，用于承载试样并完成整个反应过程，所述成型室为可扩展的大尺寸立体结构；所述成型配套组件由可扩展的边坡成型组件、隧道成型组件、基坑或地下空间成型组件和断层生成组件组成，也可根据实际需要，更换为其他类型工程或地质体成型配套组件；所述双向压裂结构由轴向和侧向两个施压结构组成，均穿过所述高温釜，其中轴向施压结构位于成型室的顶面，侧向施压结构位于所述成型室的侧面；所述双向压裂结构的端部均为可扩展结构，可根据需要更换不同形态的端头，在所述成型室的顶、侧面上分别设有可开启的孔洞，作为施压的窗口；所述轴向施压结构由上压杆组和下顶杆组组成，均通过所述高温釜与成型室接触，其中上压杆组与所述成型室顶面衔接，下顶杆组与所述成型室底面衔接；所述轴向施压结构用于施加轴向荷载，模拟地壳深处的成岩压力；所述流体施压结构通过所述气体、液体的排注口与所述成型室连通，用于给所述成型室内反应样品施加空隙流体压力；所述分离及计量结构通过所述气体、液体的排注口与所述成型室连通，用于收集产物，并对其进行分离储存和计量；所述传感控制单元分别与成型室、高温釜、切割刀、双向压裂结构、轴向施压结构、分离及计量结构以及流体施压结构相连，用于整体动作控制和成型室温压条件的监测。