[发明专利]一种真实岩石试样的精细裂缝制作装置及方法

权利要求书

1.一种真实岩石试样的精细裂缝制作装置，其特征在于：包括基础平台（1）、高速电钻（7）、试样夹持器（8）、位置调节装置；所述高速电钻（7）和试样夹持器（8）均通过位置调节装置与所述基础平台（1）连接；所述位置调节装置由升降装置（91）、纵向移位装置（92）和试样移位装置（93）组成：纵向移位装置（92）通过角度调节器设在升降装置（91）上，并可升降结构地与升降装置（91）连接；角度调节器具有俯仰角度可调节的结构；所述试样夹持器（8）设在试样移位装置（93）上，试样移位装置（93）可水平横向移动地设在所述基础平台（1）上；所述高速电钻（7）可移动地设在纵向移位装置（92）上，高速电钻（7）通过夹持金刚石刀具（6）进行裂缝加工；所述纵向移位装置（92）通过对应的丝杆螺母副传动结构实现位置调节；纵向移位装置（92）上还设有对所述高速电钻（7）进行钻进驱动和钻进深度控制的钻进加载单元；所述钻进加载单元包括加载弹簧、锁止构件和限位装置，加载弹簧用于高速电钻（7）钻进驱动，锁止构件用于高速电钻（7）移动锁止，限位装置用于高速电钻（7）的钻进行程控制。

2.根据权利要求1所述的真实岩石试样的精细裂缝制作装置，其特征在于：所述角度调节器包括由所述升降装置（91）驱动的升降滑块（12），升降滑块（12）上设有角度调节座（13），升降滑块（12）和角度调节座（13）通过铰接轴（14）铰接；升降滑块（12）和角度调节座（13）还通过能够与多个不同位置的插孔配合的插销（15）限制转动，以形成相对固定的相位关系；所述升降装置（91）设在所述基础平台（1）上；所述升降装置（91）和试样移位装置（93）分别通过对应的丝杆螺母副传动结构实现位置调节。

3.根据权利要求2所述的真实岩石试样的精细裂缝制作装置，其特征在于：所述升降装置（91）和纵向移位装置（92）上均设有刻度标尺；所述角度调节器设有角度标尺。

4.根据权利要求1所述的真实岩石试样的精细裂缝制作装置，其特征在于：所述金刚石刀具（6）由直径为0.5mm～1.5mm的金刚石材质的钻头和直径为0.5mm～1.5mm的金刚石材质的磨削头组成；磨削头呈圆条形砂轮结构，钻头和磨削头按择一的方式通过高速电钻（7）设置的钻夹头装夹固定。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的真实岩石试样的精细裂缝制作装置，其特征在于：所述试样夹持器（8）通过转盘（24）设在试样移位装置（93）上。

6.一种真实岩石试样的精细裂缝制作方法，其特征在于，基于权利要求1～5中任意一项所述的真实岩石试样的精细裂缝制作装置实施，包括如下步骤：

第一步，按照原石试样待加工裂缝的裂缝参数，在岩石试件上画出斜裂缝位置；其中，裂缝参数包括裂缝条数、宽度、长度、深度、以及与水平面的夹角和位置；

第二步，按上下平面呈水平的方式将原岩试样固定在试样夹持器（8）上，并通过位置调节装置粗调试样的位置；同时，依据裂缝宽度，选取直径与裂缝宽度相等的金刚石刀具（6），并通过高速电钻（7）的钻夹头装夹固定所述金刚石刀具（6）；

第三步，通过角度调节器将纵向移位装置（92）调节成与水平面平行或裂缝和水平面之间夹角相同的倾斜角度；通过升降装置（91）和纵向移位装置（92）调节高速电钻（7）高度和水平位置；并使构成金刚石刀具（6）的钻头前端尖端靠近试样，钻头的尖端端点构成钻进起始点；且在高速电钻（7）钻进过程中，钻头的前端尖端与试样的接触点构成裂缝加工起始点；

第四步，启动高速电钻（7）使钻头按裂缝深度方向进行钻进，直至钻进设定深度后回退钻头至钻进起始点；

第五步，通过试样夹持器（8）调整试件位置，朝裂缝长度方向改变钻孔位置，并使相邻钻孔不相互贯通；

第六步，重复执行第四步和第五步，完成原岩试样上裂缝长度方向上的多个钻孔；

第七步，通过试样夹持器（8）将试件调整到首次钻孔位置；并将钻头更换为磨削头；

第八步，启动高速电钻（7）使磨削头按裂缝深度方向进给到设定深度后，通过试样夹持器（8）使试件位移动；以将多个钻孔依次贯通形成裂缝。