CN102519767B - 一种制作类岩石试块裂隙面的模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制作类岩石试块裂隙面的模具，包括滑槽、钢片定位杆、量角器、滑杆和钢片，其中，滑槽是开有直槽孔的长条状金属构件；钢片定位杆为金属杆；滑杆为标有刻度的金属杆；钢片固定片为设有切口的硬质薄片，粘贴在试块模具的底面；滑槽固定在试块模具侧壁顶部，钢片定位杆固定在滑槽上方，量角器的圆心穿过任意螺栓并固定，其置于钢片定位杆上方；滑杆穿过钢片定位杆两端的孔并与钢片定位杆保持垂直；钢片一端固定在钢片定位杆的贯穿槽内，另一端卡入钢片固定片的切口内。本发明可方便快速的调整试块裂隙面的倾角、间距、连通率等参数，易于加工，可重复利用，提高试块制作效率和精度。

Description

一种制作类岩石试块裂隙面的模具

技术领域

本发明涉及岩石相似模型试验技术领域，特别涉及一种制作类岩石试块裂隙面的模具。

背景技术

岩体中裂隙面的存在破坏了岩体结构的完整性和连续性，裂隙面的强度、变形性质的不同，导致了岩体的强度、变形特征的差异。为了测试和探讨含多组裂隙面岩体的变形与强度特性，目前主要的研究方法为模型试验方法。然而，由于岩体的裂隙面间距、长度、连通率和倾角等因素多变而复杂，对含有多组裂隙面的岩石材料进行模型试验研究时，类岩石试块的制作非常困难。目前的模型试验方法是采用混凝土或石膏作为制作类岩石试块的材料，而制作类岩石试块内部裂隙面的方式有以下三种方式：

（1）为了使类岩石试块裂隙面能够精确匹配，采用相同的模具，分别进行裂隙面上、下盘试块的浇注，再采用粘结剂将两块成型试块组合成一个完整的试块；

（2）在模具中预先插入调整好角度和尺寸的钢片，浇注混凝土后振捣，待混凝土初凝之前，拔出钢片，形成裂隙面；

（3）在试块模型中预埋入薄膜材料，隔离模型材料，形成裂隙面。

上述方法存在如下不足：

（1）大多采用了二次浇注成型工艺并辅以高强度砂浆抹缝，这种工艺造成岩石裂隙面模型上下盘吻合程度差，不能反映裂隙面的真实情况；而岩石裂隙面的表面形态是影响其抗剪强度的重要因素，因此会对实验结果造成较大误差。

（2）裂隙面定位难度大，每调整一次裂隙面参数需重新制作模具，工作效率低、加工周期长且浪费模具材料。

（3）很难准确模拟类岩石试块中裂隙面的位置、倾角、连通率等，导致试块的精确性低，影响试验数据的可靠性。

（4）只能模拟单条或单组裂隙面。

（5）采用钢片制作裂隙面时，如果试块内钢片较多，在混凝土振捣的时候钢片位置会发生变化，难以得到符合要求的成品试块。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种结构简单、成本低、操作方便、精度可控、效率高的制作类岩石试块裂隙面的模具，该模具可以一次性成型模型试块、且可以模拟多种裂隙面组合从而实现裂隙面复杂的岩石模型试块的制作。

为了解决上述技术问题，本发明所提出的技术方案如下：

一种制作类岩石试块裂隙面的模具，包括4个滑槽、不少于1根的钢片定位杆、量角器、不少于2根的滑杆、钢片、螺栓和钢片固定片，其中，滑槽是沿轴向开有直槽孔的长条状金属构件；钢片定位杆为金属杆，其有一沿长度方向的贯穿槽、两端有孔；滑杆为标有刻度的金属杆，其横截面的尺寸、形状与钢片定位杆两端孔的尺寸、形状相匹配；钢片固定片为设有切口的硬质薄片，粘贴在试块模具的底面，其切口宽度与钢片厚度相匹配；滑槽固定在试块模具侧壁顶部，钢片定位杆通过螺栓固定在滑槽上方，量角器的圆心穿过任意螺栓并固定，其置于钢片定位杆上方，且量角器的直边与该螺栓所在滑槽平行；滑杆穿过钢片定位杆两端的孔并与钢片定位杆保持垂直；钢片一端固定在钢片定位杆的贯穿槽内，另一端卡入钢片固定片的切口内。

上述钢片定位杆两端的孔为圆孔。

上述钢片定位杆为矩形断面的金属杆。

上述钢片固定片的形状为矩形。上述滑槽长度不短于试块模具侧壁长度，其直槽孔的长度与试块模具侧壁长度相等。

上述钢片定位杆上等间距设有与贯穿槽垂直的螺栓孔，通过螺栓和钢片定位杆上的螺栓孔可将钢片的一端固定在钢片定位杆的贯穿槽内。

本发明的钢片薄而富有弹性，按设计需要可加工不同规格的钢片，吊装于钢片定位杆的贯穿槽中。钢片可在钢片定位杆的贯穿槽中自由滑动，当调整到相应位置时，采用螺栓将其一端固定在贯穿槽内，并将其下端卡入钢片固定片的切口内，并将钢片固定片粘贴在试件模具的底面上，可防止振捣时钢片的移动。

本发明的量角器可量取钢片定位杆与试块模具侧壁间的角度，滑杆上的刻度可用来调节钢片定位杆之间的距离，由于钢片固定在钢片定位杆的贯穿槽中，所以，量角器量取的角度即为钢片与试块模具侧壁间的角度，通过滑杆上刻度可调节钢片间的距离。

将本发明装置安装于试块模具上后，向试块模具中胶凝材料，一段时间后取下连接钢片和钢片定位杆的螺栓，抽出钢片，从而形成裂隙面。本发明可通过钢片定位杆、滑杆和量角器配合来调整岩石模型试块中裂隙面的参数，并可通过多根钢片定位杆和滑杆组合使用，定位多组裂隙面。

相对于现有技术，本发明具有如下的优点和积极效果：

（1）结构简单、易于加工、可重复使用，且可方便的对普通的混凝土试块模具进行改造；

（2）可通过调整钢片定位杆、滑杆等的参数，快速、方便、准确的调整试块中裂隙面的间距、倾角和连通率等参数；

（3）通过安装多个钢片定位杆、滑杆可实现多组裂隙面的制作。

附图说明

图1为本发明具体实施例1的结构图；

图2为本发明钢片固定片的结构图；

图3为本发明具体实施例2的结构图。

图中：1—滑槽、2—钢片定位杆、3—滑杆、4—钢片、5—量角器、6—螺栓、7—试块模具、8—钢片固定片。

具体实施方式

本发明提供了一种制作类岩石试块裂隙面的模具，包括4个滑槽、不少于1根的钢片定位杆、量角器、不少于2根的滑杆、钢片、螺栓和钢片固定片，其中，滑槽是沿轴向开有直槽孔的长条状金属构件；钢片定位杆为金属杆，其有一沿长度方向的贯穿槽、两端有孔；滑杆为标有刻度的金属杆，其横截面的尺寸、形状与钢片定位杆两端孔的尺寸、形状相匹配；钢片固定片为设有切口的硬质薄片，粘贴在试块模具的底面，其切口宽度与钢片厚度相匹配；滑槽固定在试块模具侧壁顶部，钢片定位杆通过螺栓固定在滑槽上方，量角器的圆心穿过任意螺栓并固定，其置于钢片定位杆上方，且量角器的直边与该螺栓所在滑槽平行；滑杆穿过钢片定位杆两端的孔并与钢片定位杆保持垂直；钢片一端固定在钢片定位杆的贯穿槽内，另一端卡入钢片固定片的切口内。上述钢片定位杆两端的孔为圆孔，钢片定位杆为矩形断面的金属杆，钢片固定片的形状为矩形，滑槽长度不短于试块模具侧壁长度，其滑槽上的直槽孔的长度与试块模具侧壁长度相等；钢片定位杆上等间距设有与贯穿槽垂直的螺栓孔，将钢片一端插入贯穿槽后，将螺栓拧入螺栓孔即可将钢片固定于钢片定位杆的贯穿槽内。

下面将通过具体实施例进一步说明本发明。

实施例1

如图1所示，本实施例包括4个滑槽1、3根钢片定位杆2、2根滑杆3、4片钢片4、1个量角器5、螺栓6、4个钢片固定片8。

本实施例中所采用的试块模具7为尺寸为150×150×150mm（长×宽×高）的钢模具，即试块模具7侧壁长度为150mm。滑槽1的尺寸为170×20×10mm（长×宽×高），其直槽孔尺寸为150×6×10mm（长×宽×高），4个滑槽1通过其直槽孔分别卡在试块模具7的4个侧壁的顶部，且开槽的面朝上。钢片定位杆2的尺寸为310×15×15mm（长×宽×高），其贯穿槽尺寸为 250×3×15mm（长×宽×高），两端开有直径为8mm的圆孔，圆孔轴向与钢片定位杆2轴向垂直，即当滑杆3穿过圆孔时，滑杆3能与钢片定位杆2垂直。

3个钢片定位杆2如图1所示的方式固定于滑槽1上，3个相互平行的钢片定位杆置于滑槽1上。本实施例中采用M6螺栓6穿过钢片定位杆2上的贯穿槽连接钢片定位杆2和滑槽1，螺栓6与槽孔间放置阻尼垫片，拧紧螺栓6前，钢片定位杆2与滑槽1之间可相对滑动，以调整其相对位置；当拧紧螺栓6后，则钢片定位杆2与滑槽1之间位置固定，相互间不能移动。量角器5圆心处开有圆孔，其圆心处的圆孔可穿过连接钢片定位杆2和滑槽1的任一螺栓6a，且通过螺栓6与滑槽1、钢片定位杆2固定在一起，量角器5置于钢片定位杆2上部，其直边与螺栓6a所在滑槽1相平行，从而可量测钢片定位杆2与试块模具侧壁间的夹角。钢片4薄而富有弹性，按设计需要加工成不同规格，钢片4可沿钢片定位杆2中的贯穿槽自由滑动，钢片定位杆侧边上等间距设有若干螺栓孔，将钢片4一端插入钢片定位杆2中的贯穿槽后，通过将螺栓拧入螺栓孔从而将该钢片4固定于钢片定位杆2的贯穿槽，本实施例中的4个钢片4通过螺栓固定于3个钢片定位杆2的贯穿槽中，具体如图1所示；钢片4的另一端伸入试块模具7的内腔中，与其底面接触，并卡入钢片固定片8的切口内，4个钢片4分别卡入4个钢片固定片8的切口中。上述钢片固定片8为一面开有切口的硬质矩形薄片，粘贴在试块模具7的底面，其切口宽度与钢片4厚度相匹配，钢片4正好可卡入其切口内。

    实施例2

如图3所示，本实施例可进行2组裂隙面的加工，包括4个滑槽1、4根钢片定位杆2、4根滑杆3、4片钢片4、2个量角器5、螺栓6、4个钢片固定片8。

本实施例中所采用的试块模具7为尺寸为150×150×150mm（长×宽×高）的钢模具，即试块模具7侧壁长度为150mm。滑槽1的尺寸为170×20×10mm（长×宽×高），其直槽孔尺寸为150×6×10mm（长×宽×高），4个滑槽1通过其直槽孔分别卡在试块模具7的4个侧壁的顶部，且开槽的面朝上。钢片定位杆2的尺寸为310×15×15mm（长×宽×高），其贯穿槽尺寸为 250×3×15mm（长×宽×高），两端开有直径为8mm的圆孔，圆孔轴向与钢片定位杆2轴向垂直，即当滑杆3穿过圆孔时，滑杆3能与钢片定位杆2垂直。

4个钢片定位杆2如图3所示的方式固定于滑槽1上，2个相互平行的钢片定位杆置于滑槽1上，另外2个相互平行的定位杆置于前述钢片定位杆上。本实施例中采用M6螺栓6穿过钢片定位杆2上的贯穿槽连接钢片定位杆2和滑槽1，螺栓6与槽孔间放置阻尼垫片，拧紧螺栓6前，钢片定位杆2与滑槽1之间可相对滑动，以调整其相对位置；当拧紧螺栓6后，则钢片定位杆2与滑槽1之间位置固定，相互间不能移动。量角器5圆心处开有圆孔，其圆心处的圆孔可穿过连接钢片定位杆2和滑槽1的任一螺栓6，且通过螺栓6与滑槽1、钢片定位杆2固定在一起，本实施例中的2个量角器5置于钢片定位杆2上部，其通过圆心处的圆孔分别穿过螺栓6a和6b，其直边均与螺栓6a、6b所在滑槽1相平行，从而可量测钢片定位杆2与试块模具侧壁间的夹角。钢片4薄而富有弹性，按设计需要加工成不同规格，钢片4可沿钢片定位杆2中的贯穿槽自由滑动，钢片定位杆侧边上等间距设有若干螺栓孔，将钢片4一端插入钢片定位杆2中的贯穿槽后，通过将螺栓拧入螺栓孔从而将该钢片4固定于钢片定位杆2的贯穿槽，本实施例中的4个钢片4分别通过螺栓固定于4个钢片定位杆2的贯穿槽中；钢片4的另一端伸入试块模具7的内腔中，与其底面接触，并卡入钢片固定片8的切口内，4个钢片4分别卡入4个钢片固定片8的切口中。上述钢片固定片8为一面开有切口的硬质矩形薄片，粘贴在试块模具7的底面，其切口宽度与钢片4厚度相匹配，钢片4正好可卡入其切口内。

Claims (6)

1.一种制作类岩石试块裂隙面的模具，其特征在于：

包括4个滑槽、不少于1根的钢片定位杆、量角器、不少于2根的滑杆、钢片、螺栓和钢片固定片，其中，滑槽是沿轴向开有直槽孔的长条状金属构件；钢片定位杆为金属杆，其有一沿长度方向的贯穿槽、两端有孔；滑杆为标有刻度的金属杆，其横截面的尺寸、形状与钢片定位杆两端孔的尺寸、形状相匹配；钢片固定片为设有切口的硬质薄片，粘贴在试块模具的底面，其切口宽度与钢片厚度相匹配；滑槽固定在试块模具侧壁顶部，钢片定位杆通过螺栓固定在滑槽上方，量角器的圆心穿过任意螺栓并固定，量角器置于钢片定位杆上方，且量角器的直边与该螺栓所在滑槽平行；滑杆穿过钢片定位杆两端的孔并与钢片定位杆保持垂直；钢片一端固定在钢片定位杆的贯穿槽内，另一端卡入钢片固定片的切口内。

2.根据权利要求1所述的制作类岩石试块裂隙面的模具，其特征在于：所述的钢片定位杆两端的孔为圆孔。

3.根据权利要求1或2所述的制作类岩石试块裂隙面的模具，其特征在于：所述的钢片定位杆为矩形断面的金属杆。

4.根据权利要求1或2所述的制作类岩石试块裂隙面的模具，其特征在于：所述的钢片固定片的形状为矩形。

5.根据权利要求1或2所述的制作类岩石试块裂隙面的模具，其特征在于：所述的滑槽长度不短于试块模具侧壁长度，其直槽孔的长度与试块模具侧壁长度相等。

6.根据权利要求1或2所述的制作类岩石试块裂隙面的模具，其特征在于：所述的钢片定位杆上等间距设有与贯穿槽垂直的螺栓孔，通过螺栓和钢片定位杆上的螺栓孔将所述的钢片的一端固定在钢片定位杆的贯穿槽内。

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