[发明专利]一种固液耦合物理相似模拟实验材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种固液耦合物理相似模拟实验材料，该固液耦合物理相似模拟实验材料按照重量份数其主要由下述原料制备而成：河沙100份、水泥8‑10份、大白粉2‑4份、淀粉2‑4份和液态石蜡2‑4份。本发明还公开了该固液耦合物理相似模拟实验材料的制备方法。本发明的固液耦合物理相似模拟实验材料的原材料来源广泛，成本低，环保无毒害；制作方便，容易成型，凝固时间短，力学性能稳定；具有较好的脆性和非亲水性；调节材料配比即可改变材料力学性质和水理性，能模拟大范围岩石的性质，能同时满足固体力学性质和渗透性，模拟相似度高。

技术领域

本发明属于相似材料技术领域，具体是涉及一种固液耦合物理相似模拟实验材料及其制备方法。

背景技术

多年来矿井水害一直影响着煤矿安全高效开采，给煤炭企业带来严重的经济损失，研究煤矿突水机理和水资源破坏并对其进行防治具有重大的现实意义和长远意义。但由于地质环境条件及岩体结构的复杂性，过去的研究还存在较大的局限性，不能很好地掌握浅埋煤层潜水运移规律，缺乏有效的模拟研究手段和方法。固液耦合相似模拟实验研究手段是突破该研究领域的关键之一，其具有独特的优点，可以人为的控制和改变实验条件，从而确定单因素或多因素对矿山压力的影响规律，效应清楚、结果直观、周期短、成效大，能对影响因素进行重复分析，再与实地观测和理论研究相配合。固液耦合相似模拟可以非常直观的观测到随采动影响，隔水层内裂隙出现的位置、大小、及扩展贯通等规律，而物理相似模拟的模型与原型越相似，其实验结论的可靠性就越高。因此制作物理性和水理性与原型相似的固液耦合相似材料就显得尤为重要，而以往在用于矿山领域的固液耦合相似材料较少，这些材料很难同时满足固液两相性质、模拟相似度低、制作过程复杂且制作过程中存在安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供了一种固液耦合物理相似模拟实验材料，该固液耦合物理相似模拟实验材料的原材料来源广泛，成本低，环保无毒害；制作方便，容易成型，凝固时间短，力学性能稳定；具有较好的脆性和非亲水性；调节材料配比即可改变材料力学性质和水理性，能模拟大范围岩石的性质，能同时满足固体力学性质和渗透性，模拟相似度高。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种固液耦合物理相似模拟实验材料，其特征在于：所述固液耦合物理相似模拟实验材料按照重量份数主要由以下原料制备而成：河沙100份、水泥8-10份、大白粉2-4份、淀粉2-4份和液态石蜡2-4份。

上述的一种固液耦合物理相似模拟实验材料，其特征在于：所述河沙的粒径≤0.8mm且级配均匀。

上述的一种固液耦合物理相似模拟实验材料，其特征在于：所述水泥为525号优质灰色硅酸盐水泥。

上述的一种固液耦合物理相似模拟实验材料，其特征在于：所述淀粉为马铃薯淀粉。

上述的一种固液耦合物理相似模拟实验材料，其特征在于：所述液体石蜡为医用轻质液状石蜡。

本发明还提公开了一种上述固液耦合物理相似模拟实验材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、利用电子秤，按照重量份配比分别称取河沙、水泥、大白粉、淀粉和液态石蜡；

步骤二、将步骤一中所称取的河沙、水泥、大白粉和淀粉放置于容器或搅拌机中混合并搅拌均匀；

步骤三、向步骤二中搅拌均匀的物料中，按照重量份配比加入液体石蜡，再向步骤二中搅拌均匀的物料中加入水，然后手动或通过搅拌机进行充分搅拌；

步骤四、将步骤三中搅拌后的物料装入标准岩石试件模具中，再通过人工捣实成试件或机械压实成试件；

步骤五、脱模，在室温下将试件养护七天。

本发明与现有技术相比具有以下优点：