[发明专利]一种含变倾角软弱夹层模拟岩样的制备装置与方法

权利要求书

1.一种含变倾角软弱夹层模拟岩样的制备装置，其特征在于，包括制样模具、角度调节机构和填充系统，所述制样模具设置有注液口和排液口，所述制样模具包括模具盒体，所述模具盒体包括可拆卸连接的活动侧板和顶板，一侧的所述活动侧板具有所述注液口，另一侧的所述活动侧板具有所述排液口，所述角度调节机构包括能容纳所述模具盒体的支撑框架，所述支撑框架的底端一侧与调节安装板铰接，所述支撑框架的底端还设置有铰接连杆组件，所述铰接连杆组件的底端连接有滚轮，所述滚轮滚动设置在所述调节安装板的导轨上，所述角度调节机构与所述制样模具连接以控制所述制样模具预制中间试样时的倾角，所述中间试样包括坚硬岩层的模拟材料以及易熔化材料的夹层，通过分层填筑的方式制备，所述制样模具加热使所述易熔化材料熔化，所述填充系统将软弱夹层的模拟材料从所述注液口注入所述制样模具，同时使所述易熔化材料从所述排液口排出，所述填充系统包括注液泵，活塞容器、填充管路以及背压阀，所述活塞容器内设置有活塞隔板，所述活塞隔板将所述活塞容器分隔为第一腔室和第二腔室，所述第一腔室与所述注液泵连接，所述第二腔室内装有软弱夹层的模拟材料并与所述注液口连接，所述背压阀与所述排液口相连以控制排出压力。

2.根据权利要求1所述的一种含变倾角软弱夹层模拟岩样的制备装置，其特征在于，所述活动侧板的内侧均形成有填充槽，所述模具盒体内设置有第一加热系统以及温控模块。

3.根据权利要求2所述的一种含变倾角软弱夹层模拟岩样的制备装置，其特征在于，所述模具盒体包括U型板，所述活动侧板设置两块，分别位于所述U型板的两侧，两块所述活动侧板以及所述顶板均与所述U型板通过卡扣可拆卸连接。

4.根据权利要求2所述的一种含变倾角软弱夹层模拟岩样的制备装置，其特征在于，所述滚轮具有用于自锁的锁扣。

5.根据权利要求4所述的一种含变倾角软弱夹层模拟岩样的制备装置，其特征在于，所述角度调节机构还包括设置在所述支撑框架内的模具夹持组件，所述模具夹持组件包括多个沿不同方向设置的顶压螺栓，每个所述顶压螺栓的端部均连接有顶压块，所述顶压螺栓与固定在所述支撑框架上的顶压支座一一对应且螺纹连接。

6.根据权利要求1所述的一种含变倾角软弱夹层模拟岩样的制备装置，其特征在于，所述活塞容器内设置有第二加热系统及温控模块，以对模拟材料加热及保温。

7.根据权利要求6所述的一种含变倾角软弱夹层模拟岩样的制备装置，其特征在于，所述活塞容器的外侧还设有橡胶保温套。

8.根据权利要求6所述的一种含变倾角软弱夹层模拟岩样的制备装置，其特征在于，所述活塞容器上还连接有低速搅拌装置，所述低速搅拌装置位于所述第二腔室，以防止模拟材料发生固相物质沉淀。

9.根据权利要求1所述的一种含变倾角软弱夹层模拟岩样的制备装置，其特征在于，还包括振动台，所述振动台用于对所述模具盒体内的中间试样振捣密实。

10.一种含变倾角软弱夹层模拟岩样的制备方法，应用于如权利要求1-9任意一项所述的一种含变倾角软弱夹层模拟岩样的装置，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、将模具盒体的活动侧板上的注液口、排液口以及填充槽采用作为易熔化材料的石蜡充填，并打磨平整，组装模具盒体，放置并固定于角度调节机构的支撑框架上，调整模具盒体至所需角度；

步骤二、采用分层填筑的方式，逐层、交替填入坚硬岩层的模拟材料和石蜡，待石蜡凝结且坚硬岩层的模拟材料初凝并形成一定强度后得到中间试样，石蜡层位置、厚度以及形态与预设的软弱夹层一致；

步骤三、加热中间试样使石蜡层熔化，再从注液口注入加热后的软弱夹层的模拟材料，液体石蜡在注入压力的作用下从排液口排出，待石蜡全部排尽时预设夹层位置已被软弱夹层的模拟材料完全充填，凝结后得到所需岩样；

步骤四、脱模，并按标准对岩样进行养护。