[发明专利]一种利用长裂纹扩展分割平板石材的方法

权利要求书

1.一种利用长裂纹扩展分割平板石材的方法，其特征在于包括如下步骤：

1）根据分割后平板石材的厚度要求，在平板石材表面预定垂直断面处，用切缝机切割深度为0.15‐0.3M贯通的长裂纹槽，两裂纹槽之间用凿岩机钻凿一系列交变孔，孔距4‐10m，孔深比平板石材厚度大4‐10cm，在孔口插入与输出压力交变的液压系统连接的管，再将孔口密封；

2）平板石材裂纹槽持续扩展：开动输出压力交变的液压系统，并逐步提高其输出压力，压力交变频率为1‐5HZ，交变孔内的水不断被压进平板石材与岩体之间的缝隙，缝隙内水的压力不断上升，对平板石材向上的作用力不断增大，向上的力亦随系统输出压力交变而交变，通过交变拉应力效应，平板石材表面的长裂纹槽处于张开型扩展的受力状态下起裂，扩展，裂纹持续扩展，形成平整的贯通的垂直断面。

2.根据权利要求1所述的利用长裂纹扩展分割平板石材的方法，其特征在于，所述平板石材上还包括设有多个导向孔，导向孔设置在裂纹槽上，间距为4‐10m，与平板石材两边沿接近的两导向孔距离平板石材边沿0.8‐2m；导向孔的深度等于平板石材的厚度，或者比比平板石材的厚度大0.1‐0.2m；用修路的切缝机在多个导向孔的连线上切割一条深度为0.15‐0.3m的贯通裂纹槽；在导向孔的孔壁两侧用刻槽器切割与裂纹槽连接的垂直槽；不同导向孔内的垂直槽在同一个垂直平面上，垂直槽的宽度为1‐8mm；深度为0.2‐3cm；

在导向孔和裂纹槽中填充膨胀剂，到膨胀剂压力达到岩石抗拉强度的1/3‐1/2时，使裂纹槽和导向孔中垂直槽的裂纹处于作张开型扩展的准静态的受力状态；然后启动输出压力交变的液压系统，利用压进平板石材与岩体之间空隙内的水压力交变，对平板石材产生垂直方向交变作用力，通过交变拉应力效应，使裂纹槽的裂纹尖端产生与裂纹垂直的交变拉应力；当裂纹槽的裂纹尖端的准静态拉应力与裂纹垂直的交变拉应力叠加的合成拉应力大于岩石抗拉强度时，裂纹尖端起裂、扩展，裂纹尖端起裂点按相邻最近拉应力大的点传递，于是引起裂纹槽和垂直槽的裂纹在两者所确定的平面上向前推进，裂纹持续扩展的结果就形成贯通的处置断面；所述膨胀剂选用膨胀水泥。

3.根据权利要求1所述的利用长裂纹扩展分割平板石材的方法，其特征在于，所述平板石材上还包括设有多个导向孔，导向孔设置在裂纹槽上，间距为4‐10m，与平板石材两边沿接近的两导向孔距离平板石材边沿0.8‐2m；导向孔的深度等于平板石材的厚度，或者比比平板石材的厚度大0.1‐0.2m；用修路的切缝机在多个导向孔的连线上切割一条深度为0.15‐0.3m的贯通裂纹槽；在导向孔的孔壁两侧用刻槽器切割与裂纹槽连接的垂直槽；不同导向孔内的垂直槽在同一个垂直平面上，垂直槽的宽度为1‐8mm；深度为0.2‐3cm；

所述导向孔的孔口插入管道，管道与水泵连接，将导向孔的孔口密封；分割平板石材时，首先开动与管道连接的水泵，水泵的输出压力调整到岩石抗拉强度的1/3‐1/2，使垂直槽上的裂纹处于作张开型扩展的受力状态；然后开动输出压力交变的液压系统，逐步提高液压系统输出的压力，随着输出压力不断上升，裂纹槽中的裂纹的拉应力亦随着增大，导致裂纹槽上局部裂纹在作张开型扩展的受力状态下首先起裂，裂纹扩展方向在垂直平面上，引起导向孔中的垂直槽中已经作张开型扩展的裂纹起裂，裂纹持续扩展就形成贯通的平整的垂直断裂面。

4.根据权利要求2或3所述的利用长裂纹扩展分割平板石材的方法，其特征在于，所述导向孔的直径为40‐60mm，导向孔用凿岩机钻凿形成。

5.根据权利要求1‐3任一项所述的利用长裂纹扩展分割平板石材的方法，其特征在于，所述裂纹槽通过切缝机切割形成。

6.根据权利要求1‐3任一项所述的利用长裂纹扩展分割平板石材的方法，其特征在于，所述交变孔通过钻机钻凿形成。

7.根据权利要求1‐3任一项所述的利用长裂纹扩展分割平板石材的方法，其特征在于，所述交变孔的直径为40‐60mm。

8.一种利用长裂纹扩展分割平板石材的方法，其特征在于，当平板石材厚度小于1m时，所述平板石材上还包括设有多个导向孔，导向孔设置在裂纹槽上，间距为4‐10m，与平板石材两边沿接近的两导向孔距离平板石材边沿0.8‐2m；导向孔的深度等于平板石材的厚度，或者比比平板石材的厚度大0.1‐0.2m；用修路的切缝机在多个导向孔的连线上切割一条深度为0.15‐0.3m的贯通裂纹槽；在导向孔的孔壁两侧用刻槽器切割与裂纹槽连接的垂直槽；不同导向孔内的垂直槽在同一个垂直平面上，垂直槽的宽度为1‐8mm；深度为0.2‐3cm；在导向孔和裂纹槽中填充膨胀剂，到膨胀剂压力达到岩石抗拉强度的1/3‐1/2时，使裂纹槽和导向孔中垂直槽的裂纹处于作张开型扩展的准静态的受力状态；膨胀剂压力继续增大，当裂纹槽的裂纹尖端的准静态拉应力大于岩石抗拉强度时，裂纹尖端起裂、扩展，裂纹尖端起裂点按相邻最近拉应力大的点传递，于是引起裂纹槽和垂直槽的裂纹在两者所确定的平面上向前推进，裂纹持续扩展的结果就形成贯通的处置断面；所述膨胀剂选用膨胀水泥。