[发明专利]一种易水解脆性软岩标准试件的干式取样方法与装置

说明书

本发明涉及岩石力学技术领域，具体涉及一种易水解脆性软岩标准试件的干式取样装置与方法，包括与加工腔室连接的底座和顶部模块、支撑和固定八棱柱形软岩块的试样底面的下部旋转模块、设置在试样侧面的摩擦组件，至少包括中心对称设置的一组，以及电性连接并控制下部旋转模块和摩擦组件运动的控制组件。本发明利用了软岩硬度低，容易打磨的特点，采用了低强度的切割和打磨，且全程没有冷却水的参与和影响，最大可能避免了传统取样方法造成的应力集中导致软岩试样容易破裂、试样物理力学性质改变等缺点，最大程度的保证了软岩试样物理力学参数的完整性和准确性，同时提高现场岩块的取样成功率。

技术领域

本发明涉及岩石力学技术领域，具体涉及一种易水解脆性软岩标准试件的干式取样装置与方法。

背景技术

软岩是介于松散介质和坚硬岩石之间的岩类，在世界上分布非常广泛，约占地球表面所有岩石的50％左右，因此软岩与人类大多数工程建设息息相关，特别是对大坝、隧洞、边坡的稳定性起到控制作用。对软岩的力学性质开展研究，对我国道路桥梁、矿业等工程建设以及地质灾害防治领域的健康快速发展具有重要意义。对岩石开展力学、渗流等性质研究，通常需要将岩石制成标准试样(一般为φ50mm×100mm)，从而符合现有岩石力学检测仪器的样品要求与国家规范。目前，岩石标准试样加工通常采取钻取的方式，将工程现场得到的不规则岩石块体运输至实验室，并固定于钻机的钻头(内径φ50mm)下方，从而利用钻头从上至下钻取至试样贯穿，然后取出岩心，并对其进行截取与打磨，得到规格为φ50mm×100mm 的标准试样。由于钻头高速旋进的过程中钻头和岩石高速摩擦产生高温，因此在取样过程中必须利用流动水进行冷却，同时钻头旋进过程中钻头与岩石接触部位会造成强烈的应力集中，因此这种传统的标准试件制备方法更多适用于性质不受水影响的硬质岩石。对于遇水性质变化明显、强度不高、小尺寸条件下呈现脆性的软岩，用上述标准试样制备方法进行制样时会面临试样开裂、破碎等诸多问题，很难获得理想的圆柱体标准试样。目前，研究人员解决软岩标准试样制备难题的方案主要为在现有岩石取样方法中改进样品的固定方式，如中国专利 ZL201810253130.4通过液压对不规则试块施加围压，通过弹性加载软囊及其表面的柔性垫层，以消除因试块表面不平整和表面缺陷带来的困扰，实现不规则试块表面的均匀加压，实现岩石试块在不引起试块局部应力集中的情况下试样的完全固定，约束试块在试样钻取时内部裂隙的发展，提高脆性软岩试块的强度，进而提高标准试样的钻取率。其并不能解决钻取过程中对试样性质造成的变化，对检测结果造成较大影响。基于上述原因，目前在地质勘探、地灾防治、矿业工程、水利工程、桥隧建设等工程领域存在野外获得的软岩芯样制样率低、制样成本高、质量差等问题，严重制样软岩工程领域的发展。

发明内容

本发明目的在于提供一种易水解脆性软岩标准试件的干式取样装置与方法，以解决现有岩石圆柱体标准试样制备装置与方法制备软岩标准试样时存在的制样成功率低、成本高、质量差、受冷却水影响、岩石性质发生变化问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种易水解脆性软岩标准试件的干式取样装置包括有底座、加工腔室、顶部模块、下部旋转模块、摩擦组件以及控制组件，其中：

所述加工腔室下部与底座连接；上部与顶部模块连接；

所述下部旋转模块用以支撑和固定八棱柱形软岩块的试样底面，所述八棱柱形软岩块的内切圆直径不小于50mm，八棱柱形软岩块优选线切割的方式制备；

所述摩擦组件设置在试样侧面，至少包括中心对称设置的一组；

所述控制组件电性连接并控制下部旋转模块和摩擦组件的运动。