專利名稱:一種利用巖石裂紋持續(xù)擴(kuò)展斷裂制備平板石材的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種巖石無(wú)切削分離技術(shù),具體涉及利用巖石裂紋持續(xù)擴(kuò)展斷裂制備平板石材的方法。適用于天然裂紋不發(fā)育巖體的分離,分離后可形成面積很大平板石材。
背景技術(shù):
從縱向分割巖石上講,現(xiàn)有使裂紋擴(kuò)展形成貫通裂縫的技術(shù)有打眼劈楔法,膨脹劑靜態(tài)爆破法和金屬燃燒劑爆破法。這些技術(shù)都是在巖石上鉆一排孔,用膨脹劑靜態(tài)爆破、金屬燃燒劑爆破以及加入楔子等不同的方法對(duì)孔壁施加壓力,導(dǎo)致巖石沿布孔面斷裂形成貫通裂縫?,F(xiàn)有技術(shù)裂縫是從巖石表面向巖石內(nèi)部擴(kuò)展,裂縫首先產(chǎn)生在巖石表面。這種斷裂面形成方向從巖石表面向巖石內(nèi)部深入的,巖石裂紋擴(kuò)展時(shí),其擴(kuò)展前的裂紋長(zhǎng)度就是孔深,裂紋擴(kuò)展時(shí),巖石呈現(xiàn)各向異性。該斷裂技術(shù)產(chǎn)生的斷裂面不平直,若繼續(xù)向巖體內(nèi)部擴(kuò)展,斷裂面將嚴(yán)重偏離預(yù)定平面,裂紋擴(kuò)展越大,偏離預(yù)定位置越遠(yuǎn),難以達(dá)到形成平整面的工作要求。因此,現(xiàn)有斷裂技術(shù)不能采用裂紋多次擴(kuò)展形成,只能使裂縫向巖石內(nèi)部作較小距離的擴(kuò)展,不能制作面積大的斷裂平面。
從水平面分割巖石上講,現(xiàn)有的技術(shù)主要有繩鋸法和排鉆法(連續(xù)炮眼法)。繩鋸法就是用高強(qiáng)度的鋼繩帶動(dòng)水和沙礫切割巖石,或在鋼繩上套有金剛石套筒,用金剛石切割巖石,一般適用于巖石硬度較小的大理石;排鉆法就是通過在巖石水平向連續(xù)鉆孔,分離巖石,該方法適用巖石較硬的花崗巖。但是無(wú)論是繩鋸法還是排鉆法都需要高額的成本,而且加工進(jìn)度較慢。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn),提供一種在巖石內(nèi)制造裂紋,利用巖石內(nèi)部裂紋持續(xù)擴(kuò)展斷裂制備大面積平板石材的方法。
本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種利用巖石裂紋持續(xù)擴(kuò)展斷裂制備平板石材的方法,包括如下步驟(1)巖體選取和初步加工選取天然裂紋不發(fā)育,適于用作石材的巖體,在巖體頂面加工成初步平面;(2)巖體內(nèi)裂紋槽的形成在步驟(1)形成的平面上,根據(jù)巖體硬度,在平面的中央確定一個(gè)近似長(zhǎng)方形區(qū)域,長(zhǎng)方形的各條邊到巖體邊緣的距離為5~30米;在長(zhǎng)方形的四條邊按照間距4~8米加工一系列孔,在長(zhǎng)方形的寬度方向或長(zhǎng)度方向,每隔20~30米增設(shè)一排孔;在長(zhǎng)方形的四個(gè)角的區(qū)域內(nèi)增設(shè)2~5個(gè)孔,用作起裂區(qū);根據(jù)要取巖體厚度,在同一深度巖體的水平面上,通過施工的孔將長(zhǎng)方形四條邊上以及起裂區(qū)上相鄰的孔連通,加工形成裂紋槽,長(zhǎng)方形內(nèi)寬度或長(zhǎng)度方向增設(shè)的孔在同一深度水平面相鄰將孔連通,并與四邊的裂紋槽連通;(3)巖體內(nèi)裂紋槽持續(xù)擴(kuò)展每個(gè)起裂區(qū)中一個(gè)或者多個(gè)步驟(2)形成的孔接上液壓系統(tǒng),封閉其他孔,裂紋槽充滿液體后,用壓力可達(dá)150×106Pa的液壓系統(tǒng)給裂紋槽施加壓力,巖體內(nèi)裂紋槽持續(xù)擴(kuò)展斷裂,形成平整面。
為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的,所述步驟(2)還包括在長(zhǎng)方形的中心以及在外側(cè)距離每條邊中心5~10m處形成交變拉應(yīng)力孔,在孔中底部處設(shè)置交變拉應(yīng)力發(fā)生器,施加交變拉應(yīng)力,變拉應(yīng)力發(fā)生器環(huán)形槽平分面與裂紋槽在同一水平面。所述交變拉應(yīng)力產(chǎn)生方法為交變拉應(yīng)力發(fā)生器的環(huán)形槽的平分面在預(yù)定斷裂面上,通過與交變拉應(yīng)力發(fā)生器連接的液壓系統(tǒng)輸送液體,并使被密封在環(huán)形槽的液體壓力交變,使巖體產(chǎn)生與裂紋槽平行的交變拉應(yīng)力。
所述步驟(2)的孔深為2個(gè)以上所取石材的厚度。所述步驟(2)的孔的直徑為100~250mm。所述步驟(2)裂紋槽通過高壓水切割形成。
本發(fā)明的原理(1)裂紋內(nèi)水壓力導(dǎo)致裂紋的擴(kuò)展。巖石的抗拉強(qiáng)度一般為抗壓強(qiáng)度的1/4~1/25,平均為1/10左右,有裂隙的巖石比沒有裂隙的巖石抗拉強(qiáng)度小很多,現(xiàn)有技術(shù)中,打眼劈楔法劈開裂紋面,使裂紋作拉伸性破壞所需的拉應(yīng)力就較小,因此,裂紋作張開型擴(kuò)展是一種相對(duì)容易發(fā)生巖石的破壞形式。一般來(lái)說(shuō),巖石的拉伸強(qiáng)度約為40×105Pa~130×105Pa,而現(xiàn)使用的液壓系統(tǒng)能使密封在裂紋的水壓力達(dá)到150×106Pa,因此裂紋內(nèi)水壓力的上升可導(dǎo)致裂紋的擴(kuò)展。
(2)用液壓系統(tǒng)提高裂紋內(nèi)的水壓力可導(dǎo)致裂紋的持續(xù)擴(kuò)展。裂紋裂端起裂后,裂紋以極快速度向前擴(kuò)展,瞬間形成新的密封空間,使裂紋內(nèi)的水壓力下降,因而裂紋擴(kuò)展終止,但液壓系統(tǒng)將水輸入裂紋空間后,重新提高水壓力,裂紋將再次擴(kuò)展,這樣裂紋在液壓系統(tǒng)作用下進(jìn)行持續(xù)擴(kuò)展。
(3)交變拉應(yīng)力效應(yīng)。根據(jù)斷裂力學(xué)的結(jié)論,平行于裂紋方向的準(zhǔn)靜態(tài)拉伸載荷并不產(chǎn)生裂紋尖端應(yīng)力集中,而同一方向上拉應(yīng)力脈沖傳到裂紋尖端時(shí),由于慣性效應(yīng)裂紋尖端產(chǎn)生與裂紋垂直的交變拉應(yīng)力,裂紋尖端將處于裂紋作張開型擴(kuò)展的受力狀態(tài)而起裂。張開型裂紋擴(kuò)展時(shí),裂紋表面位移彼此相反,方向均垂直于裂紋的擴(kuò)展方向。
(4)尺寸足夠大的巖石呈現(xiàn)各向同性巖石力學(xué)特性試驗(yàn)表明,巖石具有尺寸效應(yīng)。小體積的巖石試件,巖石呈各向異性,隨著巖石體積的增大,巖石各向異性的差別減小,巖石越大,越趨向于呈現(xiàn)各向同性,即趨于均質(zhì)材料的力學(xué)性質(zhì)。自然界陡直的峭壁,其中一些表面很平直,在采礦業(yè)中廣泛用作分離面的大的天然裂縫,其中一些表面很平直。說(shuō)明足夠大的巖石裂縫,裂紋擴(kuò)展時(shí)可以獲得大的平直面,裂紋擴(kuò)展時(shí)巖石呈現(xiàn)各向同性,裂紋按彈性力學(xué)規(guī)律作張開型擴(kuò)展。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比,具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果(1)本發(fā)明通過在巖體內(nèi)人為形成裂紋槽,并通過裂紋槽周邊裂紋的持續(xù)擴(kuò)展,能制備上萬(wàn)平方米的斷裂面,而現(xiàn)有技術(shù)只能制備小面積的斷裂面,其面積一般小于100平方米。
(2)本發(fā)明具有水平斷裂面積越大,平均單位面積的制作費(fèi)用越低的優(yōu)點(diǎn),單位斷裂面積的制作費(fèi)用可以大幅度下降,相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的繩鋸法和連續(xù)炮眼法在巖體上制作水平分離面,有巨大的成本優(yōu)勢(shì)。
(3)巖石是優(yōu)質(zhì)建筑材料,資源豐富,本發(fā)明的方法提供了一種相對(duì)廉價(jià)提取巖石毛坯的有益方法,提取的巖石還可直接應(yīng)用于大型水壩和工程的直接應(yīng)用,也可對(duì)提取的平板石材進(jìn)行進(jìn)一步深加工,形成各種優(yōu)質(zhì)建材。
圖1為本發(fā)明巖體頂面施工孔布置圖。
圖2為施工孔結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是交變拉應(yīng)力孔結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
為了更好地理解本發(fā)明,下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地描述。
實(shí)施例1如圖1所示,選取天然裂紋不發(fā)育,適于用作石材的巖體1,一般巖體山頂相對(duì)較小,可用爆破法在山體頂面加工成初步平面。巖體表面裂縫注入防滲漏材料作為防漏處理。平面的中央確定一個(gè)大致200×100m2長(zhǎng)方形區(qū)域2,長(zhǎng)方形的各條邊3到巖體邊緣的距離為5~30米。由于山體形狀不規(guī)范,所取的長(zhǎng)方形區(qū)域只是一個(gè)大致為長(zhǎng)方形的區(qū)域,長(zhǎng)方形的各邊到山體邊沿也不等,較近的為5米,較遠(yuǎn)達(dá)到30米;在長(zhǎng)方形的四條邊按照間距5米加工一系列孔4。事實(shí)上,根據(jù)巖石的硬度不同,以及長(zhǎng)方形形狀的規(guī)范性,也就是各邊的直線度的不同,該間距可在4~8米調(diào)整,更重要的是該間距是由孔壁高壓水切割距離決定。根據(jù)長(zhǎng)方形的寬度,每隔25米增設(shè)一排孔,也可根據(jù)巖石硬度的不同,在20~30米的范圍內(nèi)調(diào)整。在長(zhǎng)方形的四個(gè)角的區(qū)域?yàn)槠鹆褏^(qū)5,在起裂區(qū)內(nèi)增設(shè)2~5個(gè)孔。之所以稱之為起裂區(qū),因?yàn)樵搮^(qū)域內(nèi)的至少有一個(gè)孔將與液壓系統(tǒng)連接,在液壓系統(tǒng)作用下,該區(qū)裂紋面積較大,裂紋尖端的拉應(yīng)力較大,巖體內(nèi)的裂紋擴(kuò)展將從這里開始。所有的孔都可通過鉆機(jī)施工,孔徑可在100~250mm選擇。根據(jù)要取巖體厚度一般大于1米,在巖體內(nèi)同一深度水平面上通過施工的孔將長(zhǎng)方形四條邊上的孔以及四個(gè)角的相鄰的孔連通加工形成裂紋槽,長(zhǎng)方形內(nèi)增設(shè)的孔在同一深度水平面的長(zhǎng)度方向也將孔連通,并與長(zhǎng)方形邊上的裂紋槽連通。連通相鄰的孔可通過高壓水切割技術(shù)進(jìn)行,具體是在利用高速液體(水或者水與磨料的混合物)的高能量對(duì)石材進(jìn)行細(xì)縫切割,開孔。其高速射流的噴嘴直徑一般可為0.2mm,系統(tǒng)壓力為400MPa,噴嘴出口處水速高達(dá)800m/s,加工出的切縫為1~3mm,切割效率非常高,切割花崗巖的速率可達(dá)2~4m/h,切口質(zhì)量好,無(wú)切割熱變形。切割時(shí),可將噴嘴伸入孔內(nèi),根據(jù)測(cè)定的深度,先在孔的一邊切割,完成后換成另一邊,對(duì)相反方向進(jìn)行切割,根據(jù)噴嘴液流的射程,選擇孔間距為4~8米。這樣在巖體1內(nèi)部就形成一圈裂紋槽。
如圖2所示,每個(gè)起裂區(qū)5都有孔4內(nèi)的管道10接上高壓的液壓系統(tǒng)11,管道10與裂紋槽連通,孔4內(nèi)管道10周圍用混凝土密封層12密封,不連接液壓系統(tǒng)的孔4,混凝土密封層12下方設(shè)有一支架13,支架13的環(huán)形槽與與預(yù)定斷裂面15上兩端的裂紋槽14連通??梢栽诳?底部放置粘結(jié)層16用于固定支架13或管道10,該粘結(jié)層是由具有較強(qiáng)粘性物體組成。起裂區(qū)5中其他孔以及長(zhǎng)方形區(qū)域2內(nèi)的其他孔的密封,與不連接液壓系統(tǒng)的孔4的密封相同,不同之處在于孔內(nèi)沒有設(shè)管道10。封閉所有的孔后。這樣將裂紋槽14密封在巖體內(nèi),通過液壓系統(tǒng)11使裂紋槽14充滿液體,繼續(xù)用液壓系統(tǒng)11提高裂紋槽14施加液體壓力的。該壓力可達(dá)150×106Pa。只要不斷提高裂紋槽內(nèi)液體壓力,裂紋將自動(dòng)持續(xù)擴(kuò)展,直到將裂紋所在平面的巖石全部斷裂。這樣裂紋是由巖體內(nèi)部向巖體表面擴(kuò)展的,擴(kuò)展的方向與與現(xiàn)有的斷裂技術(shù)中裂紋由巖體表層向巖體內(nèi)部擴(kuò)展相反。一般來(lái)說(shuō),巖石的拉伸強(qiáng)度約為40×105Pa~130×105Pa,而現(xiàn)有使用的液壓系統(tǒng)能使壓力達(dá)到150×106Pa,因此裂紋內(nèi)水壓力的上升可導(dǎo)致裂紋的擴(kuò)展。
裂紋槽14內(nèi)液體壓力上升產(chǎn)生垂直裂紋表面的作用力,作用力使得裂紋尖端產(chǎn)生與裂紋表面垂直的拉應(yīng)力,裂紋尖端起裂是處在裂紋作張開型擴(kuò)展的受力狀態(tài)下發(fā)生的。張開型裂紋擴(kuò)展是構(gòu)成裂紋兩面的位移方向彼此相反,但均垂直于裂紋擴(kuò)展的方向。張開型裂紋擴(kuò)張具有直線性,是形成平直面的基礎(chǔ)。裂紋作張開型擴(kuò)展的條件是裂紋尖端的拉應(yīng)力與裂紋表面垂直,其次是巖體裂紋擴(kuò)展時(shí)呈現(xiàn)各向同性。巖石的尺寸效應(yīng)認(rèn)為小體積的巖石塊,巖石呈各向異性,隨著巖石體積的增大,巖石各向異性的差別減小,趨于呈現(xiàn)各向同性,即趨于均質(zhì)材料的力學(xué)性質(zhì)。巖體內(nèi)裂紋長(zhǎng)度不大的裂紋擴(kuò)展時(shí),巖石呈現(xiàn)各向異性;長(zhǎng)度足夠大的裂紋擴(kuò)展時(shí),巖石呈現(xiàn)各向同性。因此在同一平面上,很長(zhǎng)的裂紋作張開型的擴(kuò)展時(shí),可以獲得平直的斷裂面。一些表面平直、大的天然裂縫就是實(shí)例。也就是說(shuō),巖體內(nèi)裂紋槽的長(zhǎng)度滿足巖石呈現(xiàn)各向同性的要求時(shí),裂紋槽周邊裂紋第一次擴(kuò)展是按照張開型擴(kuò)展規(guī)律進(jìn)行的,裂紋一旦起裂,很長(zhǎng)一段裂紋將以很快的速度向前擴(kuò)展,瞬間就使得裂縫空間增大,出現(xiàn)局部真空,液體壓力下降,裂紋擴(kuò)展停止。此時(shí),液壓系統(tǒng)11自動(dòng)輸入液體,液體充滿裂縫后,液體壓力重新上升,迫使裂紋尖端再次起裂,裂紋再次按照張開型擴(kuò)展規(guī)律擴(kuò)展。由于裂紋的擴(kuò)展方向始終與裂紋尖端的拉應(yīng)力垂直,所以裂紋擴(kuò)展始終都在裂紋槽確定的平面上進(jìn)行。
本發(fā)明設(shè)置了多個(gè)起裂區(qū)5,在裂紋擴(kuò)展過程中,當(dāng)某一區(qū)域出現(xiàn)裂紋擴(kuò)展不繼續(xù)擴(kuò)展的情況,其他起裂區(qū)的液壓系統(tǒng)繼續(xù)發(fā)生作用。例如,局部區(qū)域裂紋達(dá)到巖體表面或者巖體內(nèi)巖石存在的天然裂縫(即使有,也是極不發(fā)育),由于裂紋擴(kuò)展形成的裂縫間隙很小,約0.1mm,如果液壓系統(tǒng)的液體從裂紋槽要經(jīng)過這種很長(zhǎng)的狹窄縫隙才能從巖體表面或者天然裂縫泄漏,而長(zhǎng)的狹窄縫隙對(duì)液體流動(dòng)的阻尼很大,加大液壓系統(tǒng)輸出流量只有在液體泄漏處的局部區(qū)域出現(xiàn)液體壓力急劇下降,而離泄漏處較遠(yuǎn)的地方,液體仍可以達(dá)到相當(dāng)大的壓力。單位長(zhǎng)度裂紋起裂需要的液體壓力隨裂紋表面積增大而減小,出現(xiàn)液體泄漏時(shí),裂紋表面積比裂紋第一次擴(kuò)展時(shí)大了很多,需要的液體壓力反而要比第一次擴(kuò)展時(shí)小很多,此時(shí),裂紋內(nèi)液體壓力足以使裂紋再次起裂擴(kuò)展。
實(shí)施例2為了降低施工成本,可以一次形成幾層平板石材所需的孔。具體方法是在施工實(shí)施例1所述的孔4時(shí),按照所取石材的厚度,孔4一次鉆進(jìn)深度為幾個(gè)所取石材厚度,按照實(shí)施例1的方法在取得第一層石材后,再在下一層所取石材厚度處用高壓水切割技術(shù)形成實(shí)施例1所述的裂紋槽14,并在起裂區(qū)5上的孔4連接液壓系統(tǒng)11,制備下一層石材,這樣可以降低孔4的施工成本。但是要注意巖體1的整體形狀,如果巖體1外圍斜度較大,下面層次所取石材的裂紋槽是由頂上長(zhǎng)方形區(qū)域確定的,如果經(jīng)過一次或幾次實(shí)施例1方法取走上層石材后,其長(zhǎng)方形區(qū)域離所取層次巖體邊沿較大,如超過25米,則須將孔4連線的長(zhǎng)度長(zhǎng)方形擴(kuò)大,形成新的面積更大的長(zhǎng)方形,可在開采上面的石材后,根據(jù)新的長(zhǎng)方形要求施工孔4,繼續(xù)向下開采。
實(shí)施例3為進(jìn)一步提高裂紋持續(xù)擴(kuò)展所形成裂縫表面的平直程度,如圖1所示,可在實(shí)施例1的長(zhǎng)方形區(qū)域2的中心以及在外側(cè)距離每條邊中心5~10m處設(shè)置交變拉應(yīng)力孔20。如圖3所示,交變拉應(yīng)力孔20可通過鉆機(jī)施工,孔徑為100~250mm,孔深按照?qǐng)D3,使交變拉應(yīng)力發(fā)生器21的環(huán)形槽的平分面處在預(yù)定斷裂面15上所需的孔深確定,在預(yù)定斷裂面15處設(shè)置交變拉應(yīng)力發(fā)生器21,交變拉應(yīng)力發(fā)生器21由管道22與輸出交變壓力的液壓系統(tǒng)連接。液壓系統(tǒng)最大輸出壓力應(yīng)低于交變拉應(yīng)力孔20巖石的抗拉強(qiáng)度,避免該孔巖石出現(xiàn)破壞,一般可取40×106Pa,交變頻率可取1~5Hz,交變拉應(yīng)力發(fā)生器2的排氣管22端部設(shè)置開關(guān),用于液體進(jìn)入交變拉應(yīng)力發(fā)生器21的環(huán)形槽時(shí)槽內(nèi)空氣從排氣管22排出,交變拉應(yīng)力發(fā)生器21工作時(shí)要先關(guān)上排氣管22端部的開關(guān)。交變拉應(yīng)力孔20的底部設(shè)有粘結(jié)層16,用來(lái)固定交變拉應(yīng)力發(fā)生器21。交變拉應(yīng)力孔20內(nèi)交變拉應(yīng)力發(fā)生器21上部用混凝土密封層13密封。交變拉應(yīng)力產(chǎn)生方法為交變拉應(yīng)力發(fā)生器21的環(huán)形槽的平分面在預(yù)定斷裂面上,通過與交變拉應(yīng)力發(fā)生器21連接的液壓系統(tǒng)輸送液體,并使被密封在環(huán)形槽的液體壓力交變,使巖體產(chǎn)生與裂紋槽平行的交變拉應(yīng)力。工作時(shí),交變拉應(yīng)力發(fā)生器21環(huán)形槽內(nèi)亞體壓力交變,并作用在交變拉應(yīng)力孔20的孔壁上,使得孔壁產(chǎn)生平行于預(yù)定斷裂面15的交變拉應(yīng)力,該交變拉應(yīng)力傳到裂紋尖端時(shí),在裂紋尖端產(chǎn)生垂直于預(yù)定斷裂面15的交變拉應(yīng)力。裂紋端在這垂直于預(yù)定斷裂面15的交變拉應(yīng)力和裂紋槽內(nèi)液體壓力在裂紋尖端產(chǎn)生的拉應(yīng)力的合力作用下起裂,所形成的合力作用方向與裂紋槽內(nèi)液體壓力壓力在裂紋尖端產(chǎn)生的拉應(yīng)力的作用方向相比,更接近張開型裂紋擴(kuò)展理論上的拉應(yīng)力作用方向,因而通過交變拉應(yīng)力的作用,有利于提高裂紋持續(xù)擴(kuò)展所形成裂縫表面的平直程度。
以上所述僅為本發(fā)明較佳的可行實(shí)施例,并非因此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍,凡應(yīng)用本發(fā)明說(shuō)明書或附圖內(nèi)容所進(jìn)行的等效結(jié)構(gòu)變化,均包含于本發(fā)明保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種利用巖石裂紋持續(xù)擴(kuò)展斷裂制備平板石材的方法,其特征在于包括如下步驟(1)巖體選取和初步加工選取天然裂紋不發(fā)育,適于用作石材的巖體,在巖體頂面加工成初步平面;(2)巖體內(nèi)裂紋槽的形成在步驟(1)形成的平面上,根據(jù)巖體硬度,在平面的中央確定一個(gè)近似長(zhǎng)方形區(qū)域,長(zhǎng)方形的各條邊到巖體邊緣的距離為5~30米;在長(zhǎng)方形的四條邊按照間距4~8米加工一系列孔,在長(zhǎng)方形的寬度方向或長(zhǎng)度方向,每隔20~30米增設(shè)一排孔;在長(zhǎng)方形的四個(gè)角的區(qū)域內(nèi)增設(shè)2~5個(gè)孔,用作起裂區(qū);根據(jù)要取巖體厚度,在同一深度巖體的水平面上,通過施工的孔將長(zhǎng)方形四條邊上以及起裂區(qū)上相鄰的孔連通,加工形成裂紋槽,長(zhǎng)方形內(nèi)寬度或長(zhǎng)度方向增設(shè)的孔在同一深度水平面相鄰將孔連通,并與四邊的裂紋槽連通;(3)巖體內(nèi)裂紋槽持續(xù)擴(kuò)展每個(gè)起裂區(qū)中一個(gè)或者多個(gè)步驟(2)形成的孔接上液壓系統(tǒng),封閉其他孔,裂紋槽充滿液體后,用壓力可達(dá)150×106Pa的液壓系統(tǒng)給裂紋槽施加壓力,巖體內(nèi)裂紋槽持續(xù)擴(kuò)展斷裂,形成平整面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用巖石裂紋持續(xù)擴(kuò)展斷裂制備平板石材的方法,其特征在于所述步驟(2)的孔深為2個(gè)以上所取石材的厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用利巖石裂紋持續(xù)擴(kuò)展斷裂制備平板石材的方法,其特征在于所述步驟(2)的孔的直徑為100~250mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用巖石裂紋持續(xù)擴(kuò)展斷裂制備平板石材的方法,其特征在于所述步驟(2)裂紋槽通過高壓水切割形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~4任意項(xiàng)所述的利用巖石裂紋持續(xù)擴(kuò)展斷裂制備平板石材的方法,其特征在于所述步驟(2)還包括在長(zhǎng)方形的中心以及在外側(cè)距離每條邊中心5~10m處形成交變拉應(yīng)力孔,在孔中底部處設(shè)置交變拉應(yīng)力發(fā)生器,施加交變拉應(yīng)力,變拉應(yīng)力發(fā)生器環(huán)形槽平分面與裂紋槽在同一水平面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5任意項(xiàng)所述的利用巖石裂紋持續(xù)擴(kuò)展斷裂制備平板石材的方法,其特征在于所述交變拉應(yīng)力產(chǎn)生方法為交變拉應(yīng)力發(fā)生器的環(huán)形槽的平分面在預(yù)定斷裂面上,通過與交變拉應(yīng)力發(fā)生器連接的液壓系統(tǒng)輸送液體,并使被密封在環(huán)形槽的液體壓力交變,使巖體產(chǎn)生與裂紋槽平行的交變拉應(yīng)力。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用巖石裂紋持續(xù)擴(kuò)展斷裂制備平板石材的方法,該方法通過選取天然裂紋不發(fā)育,適于用作石材的巖體,在巖體頂面加工成初步平面;然后根據(jù)要取巖體厚度,在同一深度水平面上通過施工的孔,在巖體內(nèi)形成裂紋槽,并通過施工的孔接上液壓系統(tǒng),封閉其他孔,施加液體壓力,使巖體內(nèi)裂紋槽持續(xù)擴(kuò)展,形成平整面。本發(fā)明具有斷裂面積越大,平均單位面積的制作費(fèi)用越低的優(yōu)點(diǎn),相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的繩鋸法和排鉆法從巖體上制作水平面石材,有巨大的成本優(yōu)勢(shì)。該方法提取的巖體還可直接應(yīng)用大型水壩和工程的直接應(yīng)用,也可對(duì)提取的平板石材進(jìn)行進(jìn)一步深加工,形成各種優(yōu)質(zhì)建材。
文檔編號(hào)B28D1/00GK101077598SQ200710028630
公開日2007年11月28日 申請(qǐng)日期2007年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月18日
發(fā)明者李衍遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:李衍遠(yuǎn)