[发明专利]一种真实岩石试样的精细裂缝制作装置及方法

说明书

本发明公开了一种真实岩石试样的精细裂缝制作装置及方法，装置包括基础平台、高速电钻、试样夹持器、位置调节装置；高速电钻和试样夹持器均通过位置调节装置设置；位置调节装置由升降装置、纵向移位装置和试样移位装置组成：纵向移位装置呈可升降和俯仰角度可调节的结构；试样夹持器呈可水平横向移动地设置；高速电钻可移动地设在纵向移位装置上，并通过夹持金刚石刀具进行裂缝加工。试样夹持器具有六面立方体试样和圆盘试样两种结构形式。裂缝制作方法基于装置实施。本发明的有益效果是，装置结构简单、造价低廉，便于多种精细裂缝制作操作；制作方法工艺过程合理，裂缝光滑规整，为开展含裂隙真实岩石的破坏模式、裂缝扩展机理等研究打下良好基础。

技术领域

本发明属于试样加工技术领域，具体是一种真实岩石试样的精细裂缝制作装置及制作方法。

背景技术

在岩土工程领域，含裂隙岩体及复合形式的含裂隙岩体是经常遇到的一种复杂介质，对这类含裂隙岩体的裂隙扩展、演化等研究是维护各类岩土工程稳定性和非常规油气开采研究中重要的组成部分。大量工程实践表明，岩土工程领域中，岩体的开裂及裂缝网络的形成收到诸多因素的影响，比如地应力、流体压力等，其中岩体的非均质性，及原生节理裂隙对其开裂模式、裂缝发展演化情况、裂缝网络结构形态特征等有重要的影响。因此，该立方体岩石试样的裂缝制作装置及方法对于开展含裂隙真实岩石的破坏模式、裂缝扩展机理、以及煤层气的压裂开采等研究具有重要的价值。

当前用于实验室内含裂隙岩石研究的岩样多为相似材料制成，而相似材料相对于各类真实岩石材料物理性质差异巨大。目前用于实验室真实岩石裂缝制作的方法有水力切割法和圆盘锯片切割，水力切割能够制作贯穿、半贯穿裂缝。但其裂隙深度不易控制，也不易保证裂缝宽度方向上的两个裂隙面相对平行，且水力切割制作岩石裂缝时，对岩石体扰动较大，极易影响真实岩石的完整性。通过圆盘锯片切割裂缝面的方法，且切割出来的裂缝面一般在深度方向呈现圆形底，无法加工深度一致的岩石裂缝。总之，目前使用较多的含裂隙岩石制作方法或多或少具有以下几点不足：一是非采用真实岩石材料制作预裂隙；二是裂缝加工时对岩石试样的完整性影响较大，容易对后续实验结果的准确造成影响；三是同一裂缝的两个裂缝面并不相互平行，预制裂缝时增加了裂缝的粗糙度，不利于理论研究；四是预制裂缝时，裂缝宽度无法保持一致，无法控制宽度因素，增加了理论模型推导的难度；五是制作设备价格高昂，不利于普遍应用。为此，需要一种能够克服前述缺陷的裂缝制作装置，以用于真实岩石试样裂缝的制作。

发明内容

本发明的第一目的就是针对现有技术中真实岩石试样制作设备造价昂贵的不足，提供一种真实岩石试样的精细裂缝制作装置，以简化结构、降低造价，以便在原岩试样制作中得到普遍应用。本发明的第二目的是提供一种基于前述而实施的原岩试样制作方法，以通过该方法获得原岩试样的人造裂缝，为开展含裂隙真实岩石的破坏模式、裂缝扩展机理、以及煤层气的压裂开采等研究创造条件。

为实现第一目的，本发明采用如下技术方案。

一种真实岩石试样的精细裂缝制作装置，包括基础平台、高速电钻、试样夹持器、位置调节装置；所述高速电钻和试样夹持器均通过位置调节装置与所述基础平台连接；所述位置调节装置由升降装置、纵向移位装置和试样移位装置组成：纵向移位装置通过角度调节器设在升降装置上，并呈可升降结构地与升降装置连接；角度调节器具有俯仰角度可调节的结构；所述试样夹持器设在试样移位装置上，试样移位装置呈可水平横向移动地设在所述基础平台上；所述高速电钻可移动地设在纵向移位装置上，高速电钻通过夹持金刚石刀具进行裂缝加工。