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专利名称：含三维预置缺陷的脆性介质试样的制作方法
技术领域：
本发明是一种新型的实验试样制作方法，主要应用于开展含三维预置缺陷脆性介质破坏行为的研究，同时也可推广至其它材料结构的类似试样制作中。
背景技术：
对含缺陷岩石、混凝土脆性介质的开裂、扩展、贯通和破坏的试验一直是国际上研究的热点，也是获取脆性介质本构关系及研究内部裂隙扩展的重要手段。岩石、混凝土、陶瓷等脆性介质是一种多裂隙、非均匀的材料，细观上表现为介质内部的微裂纹、隐性裂纹、孔隙及弱区等，宏观上则表现为断裂面、裂缝等。在实际工程中，岩块或混凝土材料的破坏往往是在外界的扰动和压力变化作用时，内部的隐性三维裂纹逐渐转为显性状态，出现损 伤局部化，进而解体、破坏。对脆性介质破坏行为的研究主要通过理论、数据模拟和物理试验三方面开展，其中物理试验是最为直接和可靠的研究手段。实际工程中的脆性介质内部裂纹从本质上来说都是三维的，但在以往的试验研究中，由于裂隙缺陷加工难度大以及观测困难等原因，人们多将其简化为二维裂纹或用有机玻璃等材料替代岩石，造成试验结果与实际情况不相符。本发明则是给出了岩石类脆性介质三维预置缺陷的制作方法。

发明内容
本发明的目的在于制作含三维预置缺陷的非均质脆性介质试样，所述方法包括制作不含三维预置缺陷的非均质脆性介质试样；将所述试样切割成两个或更多个部分，并对每部分做好标记便于后期重新合成一体；在每部分的切割面分别向其内部形成预置缺陷；按照标记将所有部分对接，以保证缺陷的走向不变，并将所有部分重新合成一体。所述试样是岩石、混凝土或陶瓷等材料。所述试样是大理石。所述试样的形状是规则形状或者是不规则形状。所述试样形状是长方体。所述三维预置缺陷是单裂纹、双裂纹或多裂纹。其中切割试样为通过预置缺陷进行，优选为通过预置缺陷的中心平面进行。所述形成预置缺陷是采用数码精工车床形成。所述重新合成一体是采用强力胶粘结，加压静置一段时间。本发明的目的还在于制作含三维预置单裂纹的大理石试样，所述方法包括制作不含三维预置单裂纹的大理石试样，所述大理石试样形状为长方体；沿着垂直于大理石长边将所述试样切割成两个部分，并对每部分做好标记便于后期重新合成一体；在每部分的切割面分别采用数码精工车床向其内部形成预置裂纹；
按照标记将所有部分对接，以保证缺陷的走向不变，采用强力胶粘结，加压静置一段时间以将所有部分重新合成一体。其中在每部分形成的预置裂纹的长度为原裂纹的一半，倾角与原裂纹相同。所述大理石试样的尺寸为IOOmmX IOOmmX 200mm,预置单裂纹尺寸为20mmX8mmX I. 5mm，与水平面倾角为45 °，每部分形成的预置裂纹的尺寸为10mmX8mmX I. 5mm,与水平面倾角为45。。本发明的效果与优点在于I、可以使用真实的非均质脆性介质直接加工制作，消除了有机玻璃等均质模拟材料带来的影响,使得试验研究更具真实性；
2、便于精确控制三维预置裂纹缺陷的尺寸和产状，可应用于研究不同形态下三维裂纹缺陷对介质开裂的影响；3、制作过程较为简便，便于批量生产。


附图I为含三维预置裂纹试样尺寸示意图。附图2为含三维预置裂纹试样切割平面示意图。附图3为预置裂纹制作示意图。附图4为预置裂纹制作完成相对位置图。
具体实施例方式本发明以制作含三维缺陷大理石试样为例，说明预置裂纹的制作方式。其中试样的尺寸为IOOmmX IOOmmX 200mm，预置缺陷裂纹为单裂纹，尺寸为20mmX8mmXL 5mm，与水平面的倾角为45° ,如图I所示。步骤一制作大理石试样；步骤二 沿着垂直于大理石长边并通过裂纹I中心的平面2，将步骤一中制作的试样平整地切割为两部分，如图2所示，并做好标记以便后期粘合；步骤三对于步骤二中的两部分试样从切割面2分别制作预置裂纹，所制裂纹尺寸为IOmmXSmmX I. 5mm，即长度为原裂纹的一半，倾角仍然为45°，如图3所示。在切割面上定位好裂纹位置后，采用数码精工车床形成裂纹；步骤四按照之前做好的标记3将两个切割面对接，以保证岩石中原始缺陷的走向不变，如图4所示。切割面间用事先测好强度的强力胶粘结，加压静置一段时间。则含三维预置单裂纹的岩石试样制作完成，对于含双裂纹及多裂纹的试样制作方式类似。
权利要求
1.一种制作含三维预置缺陷的非均质脆性介质试样的方法，所述方法包括 制作不含三维预置缺陷的非均质脆性介质试样； 将所述试样切割成两个或更多个部分，并对每部分做好标记便于后期重新合成一体； 在每部分的切割面分别向其内部形成预置缺陷； 按照标记将所有部分对接，以保证缺陷的走向不变，并将所有部分重新合成一体。
2.一种如权利要求I所述的方法，所述试样是岩石、混凝土或陶瓷。
3.—种如权利要求I或2所述的方法，所述试样的形状是规则形状或者是不规则形状，优选所述试样形状是长方体。
4.一种如上述任一权利要求所述的方法，所述三维预置缺陷是单裂纹、双裂纹或多裂纹。
5.一种如上述任一权利要求所述的方法，其中切割试样为通过预置缺陷进行，优选为通过预置缺陷的中心平面进行。
6.一种如上述任一权利要求所述的方法，所述形成预置缺陷是采用数码精工车床形成。
7.—种如上述任一权利要求所述的方法，所述重新合成一体是采用强力胶粘结，加压静置一段时间。
8.一种制作含三维预置单裂纹的大理石试样的方法，所述方法包括 制作不含三维预置单裂纹的大理石试样，所述大理石试样形状为长方体； 沿着垂直于大理石长边将所述试样切割成两个部分，并对每部分做好标记便于后期重新合成一体； 在每部分的切割面分别采用数码精工车床向内部形成预置裂纹； 按照标记将所有部分对接，以保证缺陷的走向不变，采用强力胶粘结，加压静置一段时间以将所有部分重新合成一体。
9.一种如权利要求8所述的方法，其中在每部分形成的预置裂纹的长度为原裂纹的一半，倾角与原裂纹相同。
10.一种如上权利要求8或9所述的方法，所述大理石试样的尺寸为10OmmX IOOmmX 200mm,预置单裂纹尺寸为20mmX8mmX I. 5mm,与水平面倾角为45。，每部分形成的预置裂纹的尺寸为IOmmX 8mmX I. 5mm,与水平面倾角为45° ,切割试样为通过预置缺陷的中心平面进行。
全文摘要
本发明是一种制作含三维预置裂纹缺陷的方法，通过数码定位裂纹的空间位置，沿裂纹对称面切开岩体，采用数控机床方法精确制作预置裂纹，最后使用强力胶将切割面粘合，使得所制裂纹成为内部三维裂纹缺陷，该方法能够保证脆性介质内初始缺陷的连续性、真实性。
文档编号G01N1/28GK102778371SQ20121023573
公开日2012年11月14日 申请日期2012年7月6日 优先权日2012年7月6日
发明者林鹏, 王铖, 郑文炜 申请人:清华大学