1.一种采用安培力模拟岩石受力情况的实验装置,其特征在于:它包括用于安装整个实验装置的支撑平台装置(8),所述支撑平台装置(8)包括底部承台(803),所述底部承台(803)的顶部一端通过支架安装有用于放置试样的圆台(801),在其顶部另一端固定有支撑杆(802),所述支撑杆(802)的顶部通过球铰(805)安装有半环形支撑架(804);所述电磁板(6)固定安装在半环形支撑架(804)的两末端,并成对布置;所述圆台(801)位于两块电磁板(6)之间,所述圆台(801)的顶部两侧对称布置有导电板(11),所述导电板(11)通过导线(1)与用于供电的电源装置相连。
2.根据权利要求1所述的一种采用安培力模拟岩石受力情况的实验装置,其特征在于:
实验过程中所述圆台(801)的顶部支撑放置模拟岩样(2),所述模拟岩样(2)的两侧面与导电板(11)相接触配合。
3.根据权利要求1所述的一种采用安培力模拟岩石受力情况的实验装置,其特征在于:
所述模拟岩样(2)采用混凝土浇筑而成,在所浇筑的混凝土中填充有导电微粒(4);所述模拟岩样(2)可由下至上,分层、分区块浇筑而成。
4.根据权利要求3所述的一种采用安培力模拟岩石受力情况的实验装置,其特征在于:
所述导电微粒(4)采用导电微粒或纳米银粉材料制成。
5.根据权利要求3所述的一种采用安培力模拟岩石受力情况的实验装置,其特征在于:
所述模拟岩样(2)内部还掺入有原岩材料。
6.根据权利要求2或3所述的一种采用安培力模拟岩石受力情况的实验装置,其特征在于:所述模拟岩样(2)采用模具(3)制成,所述模具(3)采用顶部开口的矩形盒结构,其尺寸根据模拟岩样(2)的尺寸定制。
7.根据权利要求6所述的一种采用安培力模拟岩石受力情况的实验装置,其特征在于:
在制作模拟岩样(2)过程中,在所述模具(3)的的内壁上涂抹有脱膜油,所述模拟岩样(2)的不同分区块和不同层之间通过聚酯薄膜分隔,并在混凝土即将凝固前取出,使模拟岩样(2)形成一个整体。
8.根据权利要求6所述的一种采用安培力模拟岩石受力情况的实验装置,其特征在于:
所述模拟岩样(2)的不同分区块和不同层之间预埋有用于监测应力的抗磁干扰应力片(5)。
9.根据权利要求1所述的一种采用安培力模拟岩石受力情况的实验装置,其特征在于:
所述电源装置与控制台(7)相连,并控制导电板(11)上的电流大小;在实验过程中所述实验装置的侧边设置有声波探测装置(9),所述声波探测装置(9)与模拟岩样(2)相配合,并向其发射声波用于探测模拟岩样(2)内不同密度区域或破坏区域;
所述导电板(11)采用导线组替换,将所述导线组与导线(2)连接,所述导线组在制作模拟岩样时预埋在模拟岩样(2)的内部,其不同区域内导线组的布置密度不同。
10.采用权利要求1-9任意一项所述一种采用安培力模拟岩石受力情况实验装置的实验方法,其特征在于它包括以下步骤:步骤1:制作模拟岩样(2);在制备模拟岩样(2)前,需要根据原样的尺寸、分层情况和分区分块情况,确定试样的尺寸和导电微粒(4)的密度;
步骤2:根据原样每个区块的物理力学性质,确定导电微粒(4)分区块布置情况,按照一定的顺序,浇筑填充导电微粒的混凝土,模拟岩样(2)中的层面和区块采用聚脂薄膜隔开控制,并在混凝土即将凝固前取出,同时在层面和区块的接触面设置抗磁干扰应力片(5),使模拟岩样(2)形成一个整体;
步骤3:将制备好的模拟岩样(2)固定在圆台(801)上,并在模拟岩样(2)的两侧面布置导电板(11),同时将导电板(11)通过导线(1)与电源装置相连,同时在模拟岩样(2)的上、下两端设置电磁板(6);
步骤4:通过控制台(7)控制电源装置进而改变模拟岩样(2)内部的电流强度和方向,瞬间内完成增强→中断→改变电流方向这一过程,同时控制电磁板(6)的磁场强度,并由控制台(7)控制模拟岩样(2)受到安培力的大小,即使其加载到卸载瞬间完成,甚至产生拉力,可模拟爆破工程中的岩石受到空气挤压时,瞬间完成加载至卸载的破坏模式;所述模拟岩样(2)内的安培力的计算公式为:F=IBLsinθ (1)
式中:F为模拟岩样(2)所受安培力大小,I为通过模拟岩样(2)的电流大小,B为磁感应强度,L为通过试样电流的路程,θ为试样中电流方向与B方向的夹角;
步骤5:在加载安培力的过程中,通过声波探测装置(9)连续向模拟岩样(2)发射声波,声波遇到模拟岩样(2)内不同密度区域或破坏区域时,反射声波会随之发生变化,从而探测模拟岩样(2)内部破坏情况,定位破坏位置,可同时探测模拟岩样(2)和原岩的内部构造和密度,并做对比,根据对比结果调整模拟岩样内导电微粒(4)的密度,提高模拟岩样(2)的还原度。