[发明专利]一种岩石试样制作装置及其制作方法

说明书

本发明公开了一种岩石试样制作装置，其包括切割设备系统、激光扫描系统和计算机控制系统；切割设备系统包括岩块固定系统和水刀切割系统，岩块固定系统包括设置在操作台上的水平固定板和四个水平移动端，四个水平移动端上均设置有垂向移动端，四个垂向移动端上设置有竖直固定板，竖直固定板上设置有若干垂直于竖直固定板且向内侧延伸的伸缩固定头，水平固定板上设置有若干竖直向上延伸的伸缩固定头，伸缩固定头的后端设置有载荷传感器；本方案可实现不同规格、形状的岩石试样的制作，减少人工对岩石试样制作的干预，保证制样人员安全的情况下，提高了制样的效率及精度。

技术领域

本发明涉及岩石试样制作的技术领域，具体涉及一种岩石试样制作装置及其制作方法。

背景技术

在岩土工程实验领域，对于岩石试样制备，传统工艺上主要采用切割机结合圆形高速钻孔取样制备，此种制样方法基于锯齿的高速切割来制备试样，对试样的扰动极大，同时也会存在较大误差，导致试样的合格成品率较低；同时在切割过程中，为减少钻头的磨损，会采用大量的水进行降温润滑，导致试样的函水率极具变化，甚至导致部分岩性不同的试样崩解等现象，严重干扰实验的客观性。

传统的岩石试样制备过程中，一般采用钻头或者切割圆盘进行削制，过程中往往产生大量的烟尘、或者噪音；另外，需要人工近距离操作，极易造成制样人员受伤、听力受损等。

在岩石结构面的力学实验中，由于岩石的结构面各不相同，假如使用原岩试样进行结构面剪切实验，因为自然界中的岩石的结构面是千差万别的，往往无法制备同样的结构面特征的试样；同时，如果采用相似材料进行试样浇筑，比如水泥砂浆制备试样，但是由于相似材料无法精确反映原岩的物理特性，会导致实验误差较大。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种岩石试样制作装置及其制作方法，解决了现有技术中不同规格和形状的岩石试样制备困难且制备误差大的问题。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

提供一种岩石试样制作装置，其包括切割设备系统、激光扫描系统和计算机控制系统；切割设备系统包括岩块固定系统和水刀切割系统，岩块固定系统包括设置在操作台上的水平固定板，水平固定板的上端设置有防蚀板，水平固定板呈方形状，水平固定板四条边的外侧均设置有水平移动端，且水平移动端的移动方向与水平固定板对应边的垂线平行，四个水平移动端上均设置有垂向移动端，四个垂向移动端上设置有分别与水平固定板四条边平行的竖直固定板，竖直固定板上设置有若干垂直于竖直固定板且向内侧延伸的伸缩固定头，水平固定板上设置有若干竖直向上延伸的伸缩固定头，伸缩固定头的后端设置有载荷传感器；计算机控制系统包括控制器，激光扫描系统、水刀切割系统、水平移动端、垂向移动端和载荷传感器均与控制器电连接。

采用上述技术方案的有益效果为：本方案能够将野外采集的不同形状和尺寸的岩块或者岩芯按预设的位置进行精确固定，并经过计算机控制系统进行精确的位置调整，其中伸缩固定头能够在控制器的控制下，按预定的荷载将岩块或者岩芯固定，伸缩固定头能实现小范围的移动，如果岩块尺寸差距较大，则可以通过四个水平移动端进行较大范围的移动，以适应不同尺寸和形状的岩块；同时通过垂向移动端之间位移的高度差，实现岩块角度的微调，配合水刀切割系统，以达到切割不同角度的岩层产状的目的。

进一步地，水刀切割系统包括依次连接的液体供应器、过滤器、泵、蓄能器、液体控制器、高压液体输送管和喷嘴，液体控制器通过液压装置与增压器连接，喷嘴的喷口竖直向下，喷嘴设置在X向移动控制端上，X向移动控制端设置在Y向移动控制端上，液体供应器、过滤器、泵、蓄能器、液体控制器、液压装置、增压器、X向移动控制端、Y向移动控制端均与控制器电连接。

采用上述技术方案的有益效果为：切割液体通过液体供应器和过滤器后，通过泵、蓄能器、增压器和液压装置进行加压，液体控制器通过高压液体输送管将切割液体输送至喷嘴，并产生高压液体，高压液体流能在不扰动岩体的情况下完成岩石切割，计算机控制系统通过X向移动控制端和Y向移动控制端控制喷嘴移动，使喷嘴可沿预设路线进行形态切割。