CN105823663B - 制作半圆盘带裂隙面的类岩石试件的模具及制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制作半圆盘带裂隙面的类岩石试件模具，包括一上部开口的圆筒形模具槽，模具槽内沿其直径方向在底面和侧面上有一连贯的下凹的隔板槽，隔板槽中竖直安装一隔板，隔板将圆筒形模具槽分隔为对称的两部分，隔板上端沿其长度方向开设有倒T型滑槽，刚性定位尺滑动安装于隔板的倒T型滑槽中，隔板上端面上倒T型滑槽的两侧设置有第一标尺，刚性定位尺上由中部沿其长度方向设置有两个间隔开的上下通透的直槽孔，每个直槽孔中活动安装有一钢片定位装置，钢片定位装置下部安装有钢片。本发明同时公开了类岩石试件制作方法。本发明方便调整试件裂隙面的参数，并一次性制作两个试件，易于加工且可重复利用，提高了制作效率和精度。

Description

制作半圆盘带裂隙面的类岩石试件的模具及制作方法

技术领域

本发明涉及一种岩石相似材料实验技术领域，主要用于半圆盘带裂隙面的类岩石试件的制作，尤其是一种制作半圆盘带裂隙面的类岩石试件模具及制作方法。

背景技术

岩体中裂隙面的存在导致岩体相关力学参数存在差异，同时裂隙的扩展与演化规律也是岩石力学的主要内容。目前最主要的研究方法为模型试验方法：采用混凝土或石膏等材料制作类岩石试块，在类岩石试块内部设置裂隙面，并较精确控制裂隙面的间距、长度、角度和连通率等因素。目前对于方形的含裂隙面的类岩石试块模具已经有一定成果，但对于某些岩石动态拉伸的试验和研究岩石裂隙结构面扩展机理及裂纹尺寸效应的问题中，需要半圆盘类岩石试件，其相关裂隙面的制作研究较少。

岩石材料的动态拉伸力学特性是评价爆炸以及地震等动荷载作用下岩体工程响应以及安全的基本参数，目前进行岩石材料拉伸试验的方法主要有：直接单向拉伸试验、对轴压模拉伸试验、巴西圆盘试验。圆盘、半圆盘试样则易于加工，简单易行，其静态加载下的理论分析己非常成熟，应用也较为广泛。所以制作半圆盘类岩石试件成为研究岩石材料动态拉伸力学特性的有效手段，如何在半圆盘类岩石试件里精确的设置裂隙面是目前有待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种制作半圆盘带裂隙面的类岩石试件模具及制作方法，该模具结构简单，操作方便，精确可控、高效率的实现半圆盘带裂隙面的类岩石试件的制备。该模具可以一次性成型两个半圆盘类岩石试件，且可以模拟多个裂隙面组合从而保证试件制备的精度和效率。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种制作半圆盘带裂隙面的类岩石试件模具，包括一上部开口的圆筒形模具槽，模具槽内沿其直径方向在底面和侧面上有一连贯的下凹的隔板槽，隔板槽中竖直安装一隔板，隔板将圆筒形模具槽分隔为对称的两部分，隔板上端沿其长度方向开设有倒T型滑槽，刚性定位尺滑动安装于隔板的倒T型滑槽中，隔板上端面上倒T型滑槽的两侧设置有第一标尺，刚性定位尺上由中部沿其长度方向设置有两个间隔开的上下通透的直槽孔，每个直槽孔中活动安装有一钢片定位装置，钢片定位装置下部安装有钢片。

所述隔板上开有一长条形通孔，隔板安装到位后，长条通孔的下表面与模具槽上端面处于同一高度，保证了半圆盘试件尺寸规整并且为钢片槽提供使用空间。

所述隔板上设置有第一标尺，用于刚性定位尺定位。

所述隔板嵌入隔板槽中两端由穿过模具槽侧面的螺钉固定。

所述刚性定位尺的上表面上由中间向两侧对称设置有第二标尺，且第二标尺的零点靠近隔板的上表面的中间处。

所述刚性定位尺被分为左右两部分，其上第二标尺的零点都与隔板边缘对齐；刚性定位尺的中间设有螺栓孔，螺栓孔左右各开有直槽孔，直槽孔长度大于模具槽的半径。

所述刚性定位尺由穿过其中心螺栓孔的第一螺栓安装于隔板上，且第一螺栓能带动刚性定位尺在隔板的倒T型滑槽中滑动。

所述两个直槽孔在靠近中心螺栓孔处设有第二指针，第二指针指向所述隔板上表面的第一标尺，通过第一指针调整刚性定位尺的纵向位置，通过第一螺栓上的第一自紧螺母的实施将其固定，实现钢片的纵向定位。

所述钢片定位装置包括量角器、第二螺栓和钢片槽，第二螺栓穿过量角器的圆心并与下部的钢片槽固定连接，钢片槽下部安装有钢片，第二螺栓滑入所述刚性定位尺的直槽孔中，将量角器底部圆心线对准刚性定位尺的刻度，通过第三螺栓将量角器固定，实现钢片的横向定位。

所述第二螺栓上有与钢片槽平行的第一指针，通过第一指针调整钢片所需的角度，通过第二螺栓的第二自紧螺母的实施将其固定，实现钢片的角度定位。

所述钢片一端安装有与钢片槽相匹配的塑料套头，将塑料套头插入上述钢片槽中；钢片槽上等间距设有螺栓孔，通过螺栓孔和第四螺栓将带塑料套头的钢片固定在钢片槽中。

所述第一、第二、第三和第四螺栓都带有阻尼垫片，为其自紧螺母提供足够的摩擦力。

一种利用前述模具制作半圆盘带裂隙面的类岩石试件的方法，包括以下步骤：

1）根据试件所需裂隙面大小制作钢片和塑料套头，钢片一端安装塑料套头，将塑料套头插入钢片定位装置的钢片槽中；通过钢片槽上的螺栓孔和第四螺栓将带塑料套头的钢片固定在钢片槽中，重复此步骤，将钢片及钢片定位装置组装完成；

2）将钢片定位装置的第四螺栓滑入刚性定位尺的直槽孔中，将量角器底部圆心线对准刚性定位尺的刻度，根据试件要求调整钢片定位装置的横向位置，通过第三螺栓将量角器固定，实现钢片的横向定位；第二螺栓上有与钢片槽平行的第一指针，通过量角器将第一指针调到钢片所需的角度，通过第二螺栓的第二自紧螺母的实施将其固定，实现钢片的角度定位，重复此步骤，将全部刚性定位尺与钢片定位装置组装完成；

3）将刚性定位尺的中间螺栓孔穿过第一螺栓，将第一螺栓头部滑入隔板的倒T型滑槽中，使刚性定位尺沿倒T型滑槽滑动；刚性定位尺螺栓孔处的第二指针指向隔板上表面的第一标尺，根据试件要求调整刚性定位尺的纵向位置，通过第一螺栓的第一自紧螺母的实施将其固定，实现钢片的纵向定位，重复此步骤，将全部刚性定位尺固定在隔板相应位置上；

4）将隔板嵌入隔板槽中，两侧用螺钉固定，所述模具组装完成；

5）模具组装完成后，开始制备所需半圆盘带裂隙面试件，达到预定时间后取下刚性定位尺，钢片随之抽出，从而形成裂隙面；最后将隔板取出，进行试件脱模，保证了一次性制作两个半圆盘带裂隙面的试件。

本发明中，模具槽是由两个半圆盘槽和隔板槽组成的金属构件；隔板是刻有标尺的厚塑料板；刚性定位尺是有两个直槽孔的厚刚性尺；钢片定位装置由螺栓、量角器和钢片槽组成。模具槽由两个半圆盘槽和隔板槽组成，隔板槽比半圆盘槽略深，使隔板完全阻隔两个半圆盘试件，保证了能同时制作两个半圆盘试件。本发明解决了半圆盘带裂隙面类岩石试件的制作问题。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明可按设计需求加工不同规格的钢片安装在钢片槽中，可以快速、方便、精准的调整钢片的纵向、横向和角度等参数；

（2）本发明可按设计需求安装多个刚性定位尺，实现多组裂隙面的制作，高效的调整试件裂隙面的数量、位置和连通率等。

（3）本发明可以一次性制作两个半圆盘试件，同时方便人工脱模，易于加工且可重复使用，提高了效率。

（4）本发明设计巧妙，装置新颖，结构简单，组装、拆模方便，提高了半圆盘带裂隙面的类岩石试件制备效率。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明局部俯视图；

图3为本发明钢片定位装置结构示意图；

图4为本发明多裂隙面实施图；

图中：1.模具槽，1a.半圆盘槽，1b.隔板槽，2.隔板，3.刚性定位尺，4a.第一标尺，4b.第二标尺，5.量角器，6.钢片槽，7.钢片，8a.第一螺栓，8b.第二螺栓，8c.第三螺栓，8d.第四螺栓，9a.第一自紧螺母，9b.第二自紧螺母，10.螺钉，11.塑料套头，12a.第一指针，12b.第二指针，13.阻尼垫片，14.长方形通孔，15.倒T型滑槽，16.直槽孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1、2和3所示，一种制作半圆盘带裂隙面的类岩石试件模具，包括模具槽1、隔板2、刚性定位尺3、钢片定位装置、钢片7和螺栓；模具槽1为一上部开口的圆筒形结构，模具槽1内沿其直径方向在底面和侧面上有一连贯的下凹的隔板槽1b，隔板槽中竖直安装一隔板2，隔板2将圆筒形模具槽1分隔为对称的两部分。模具槽1是由两个半圆盘槽1a和隔板槽1b组成的金属构件；隔板2是刻有第一标尺4a的厚塑料板；刚性定位尺3是有两个直槽孔的厚刚性尺；钢片定位装置由量角器5、螺栓和钢片槽6组成。

模具槽1由两个半圆盘槽1a和隔板槽1b组成，隔板槽1b比半圆盘槽1a略深，使隔板完全阻隔两个半圆盘试件，保证了能同时制作两个半圆盘试件。

隔板2上与上述模具槽1上边缘的等高处设有长方形通孔14，保证了半圆盘试件尺寸规整并且为钢片槽6提供使用空间；长方形通孔14上方设有倒T型滑槽15，将与之匹配的第一螺栓8a头部滑入并可沿其滑动；隔板2的上表面刻有第一标尺4a，且第一标尺4a的零点位于中间，将隔板2嵌入隔板槽1b中并用螺钉10固定。

刚性定位尺3被分为左右两部分，零点都与隔板2边缘对齐；中间设有与第一螺栓8a相匹配的圆孔，圆孔左右各开有直槽孔16，直槽孔16长度不短于模具半径，可安装钢片定位装置；将圆孔穿过第一螺栓8a，使刚性定位尺3沿隔板2上的倒T型滑槽15滑动，两个直槽孔16在靠近中心圆孔处设有第二指针12b，第二指针12b指向上述隔板2上表面的第一标尺4a，通过第二指针12b调整刚性定位尺3的纵向位置，通过第一自紧螺母9a的实施将其固定，实现钢片7的纵向定位。

钢片定位装置是第二螺栓8b穿过量角器5的圆心并与钢片槽6固定连接，第二螺栓8b滑入上述刚性定位尺3的直槽孔16中，将量角器5底部圆心线对准刚性定位尺3的刻度，通过第三螺栓8c将量角器5固定，实现钢片7的横向定位；第二螺栓8b上有与钢片槽6平行的第一指针12a，通过第一指针12a调整钢片7所需的角度，通过第二自紧螺母9b的实施将其固定，实现钢片7的角度定位。

钢片7一端安装与钢片槽6相匹配的塑料套头11，将塑料套头11插入上述钢片槽6中；钢片槽6上等间距设有螺栓孔，通过螺栓孔和第四螺栓8d将带塑料套头11的钢片7固定在钢片槽6中。

第一、第二、第三、第四螺栓8a、8c、8c、8d都带有阻尼垫片13，为自紧螺母9提供足够的摩擦力。

下面通过具体实施进一步说明本发明：

如图4所示多裂隙面实施图，本实施例包括1个模具槽1、一个隔板2、2个刚性定位尺3、8个钢片定位装置、8个钢片7和若干螺栓。

本实施例中的半圆盘试件设置四个裂隙面。根据试件所需裂隙面大小制作钢片7和塑料套头11，钢片7一端安装塑料套头11，将塑料套头11插入钢片定位装置的钢片槽6中；通过钢片槽6上的螺栓孔和第四螺栓8d将带塑料套头11的钢片7固定在钢片槽6中，重复此步骤，将8个钢片7与8个钢片定位装置组装完成。

将钢片定位装置的第二螺栓8b滑入刚性定位尺3的直槽孔中，将量角器5底部圆心线对准刚性定位尺3的刻度，根据试件要求调整钢片定位装置的横向位置，通过第三螺栓8c将量角器5固定，实现钢片7的横向定位；第二螺栓8b上有与钢片槽6平行的第一指针12a，通过量角器5将第一指针12a调到钢片7所需的角度，通过第二自紧螺母9b的实施将其固定，实现钢片7的角度定位，重复此步骤，将2个刚性定位尺3与8个钢片定位装置组装完成。

将刚性定位尺3的中间圆孔穿过第一螺栓8a，将第一螺栓8a头部滑入隔板2的倒T型滑槽中，使刚性定位尺3沿倒T型滑槽滑动；刚性定位尺3圆孔处的第二指针12b指向隔板2上表面的第一标尺4a，根据试件要求调整刚性定位尺3的纵向位置，通过第一自紧螺母9a的实施将其固定，实现钢片7的纵向定位，重复此步骤，将2个刚性定位尺3固定在隔板2相应位置上。

将隔板2嵌入隔板槽1b中，两侧用螺钉10固定，所述模具组装完成。

模具组装完成后，开始制备所需半圆盘带裂隙面试件，一段时间后取下2个刚性定位尺3，钢片7随之抽出，从而形成裂隙面；最后将隔板2取出，进行试件脱模，保证了一次性制作两个半圆盘带裂隙面的试件。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种制作半圆盘带裂隙面的类岩石试件模具，其特征是，包括一上部开口的圆筒形模具槽，模具槽内沿其直径方向在底面和侧面上有一连贯的下凹的隔板槽，隔板槽中竖直安装一隔板，隔板将圆筒形模具槽分隔为对称的两部分，隔板上端沿其长度方向开设有倒T型滑槽，刚性定位尺滑动安装于隔板的倒T型滑槽中，隔板上端面上倒T型滑槽的两侧设置有第一标尺，刚性定位尺上由中部沿其长度方向设置有两个间隔开的上下通透的直槽孔，每个直槽孔中活动安装有一钢片定位装置，钢片定位装置下部安装有钢片。

2.如权利要求1所述的制作半圆盘带裂隙面的类岩石试件模具，其特征是，所述隔板上设置有第一标尺；所述隔板嵌入隔板槽中，其两端由穿过模具槽侧面的螺钉固定。

3.如权利要求1所述的制作半圆盘带裂隙面的类岩石试件模具，其特征是，所述刚性定位尺的上表面上由中间向两侧对称设置有第二标尺，且第二标尺的零点靠近隔板的上表面的中间处；所述刚性定位尺被分为左右两部分，其上第二标尺的零点都与隔板边缘对齐；刚性定位尺的中间设有螺栓孔，螺栓孔左右各开有直槽孔，直槽孔长度大于模具槽的半径。

4.如权利要求3所述的制作半圆盘带裂隙面的类岩石试件模具，其特征是，所述刚性定位尺由穿过其中间螺栓孔的第一螺栓安装于隔板上，且第一螺栓能带动刚性定位尺在隔板的倒T型滑槽中滑动。

5.如权利要求4所述的制作半圆盘带裂隙面的类岩石试件模具，其特征是，所述两个直槽孔在靠近刚性定位尺中间的螺栓孔处设有第二指针，第二指针指向所述隔板上表面的第一标尺，通过第二指针调整刚性定位尺的纵向位置，通过第一螺栓上的第一自紧螺母的实施将其固定，实现钢片的纵向定位。

6.如权利要求5所述的制作半圆盘带裂隙面的类岩石试件模具，其特征是，所述钢片定位装置包括量角器、第二螺栓和钢片槽，第二螺栓穿过量角器的圆心并与下部的钢片槽固定连接，钢片槽下部安装有钢片，第二螺栓滑入所述刚性定位尺的直槽孔中，将量角器底部圆心线对准刚性定位尺的刻度，通过第三螺栓将量角器固定，实现钢片的横向定位。

7.如权利要求6所述的制作半圆盘带裂隙面的类岩石试件模具，其特征是，所述隔板上开有一长条形通孔，隔板安装到位后，长条通孔的下表面与模具槽上端面处于同一高度，保证了半圆盘试件尺寸规整并且为钢片槽提供使用空间。

8.如权利要求6所述的制作半圆盘带裂隙面的类岩石试件模具，其特征是，所述第二螺栓上有与钢片槽平行的第一指针，通过第一指针调整钢片所需的角度，通过第二螺栓的第二自紧螺母的实施将其固定，实现钢片的角度定位。

9.如权利要求8所述的制作半圆盘带裂隙面的类岩石试件模具，其特征是，所述钢片一端安装有与钢片槽相匹配的塑料套头，将塑料套头插入上述钢片槽中；钢片槽上等间距设有螺栓孔，通过螺栓孔和第四螺栓将带塑料套头的钢片固定在钢片槽中。

10.一种利用权利要求9所述模具制作半圆盘带裂隙面的类岩石试件的方法，其特征是，包括以下步骤：

1）根据试件所需裂隙面大小制作钢片和塑料套头，钢片一端安装塑料套头，将塑料套头插入钢片定位装置的钢片槽中；通过钢片槽上的螺栓孔和第四螺栓将带塑料套头的钢片固定在钢片槽中，重复此步骤，将钢片及钢片定位装置组装完成；

2）将钢片定位装置的第四螺栓滑入刚性定位尺的直槽孔中，将量角器底部圆心线对准刚性定位尺的刻度，根据试件要求调整钢片定位装置的横向位置，通过第三螺栓将量角器固定，实现钢片的横向定位；第二螺栓上有与钢片槽平行的第一指针，通过量角器将第一指针调到钢片所需的角度，通过第二螺栓的第二自紧螺母的实施将其固定，实现钢片的角度定位，重复此步骤，将全部刚性定位尺与钢片定位装置组装完成；

3）将刚性定位尺的中间螺栓孔穿过第一螺栓，将第一螺栓头部滑入隔板的倒T型滑槽中，使刚性定位尺沿倒T型滑槽滑动；刚性定位尺螺栓孔处的第二指针指向隔板上表面的第一标尺，根据试件要求调整刚性定位尺的纵向位置，通过第一螺栓的第一自紧螺母的实施将其固定，实现钢片的纵向定位，重复此步骤，将全部刚性定位尺固定在隔板相应位置上；

4）将隔板嵌入隔板槽中，两侧用螺钉固定，所述模具组装完成；

5）模具组装完成后，开始制备所需半圆盘带裂隙面试件，达到预定时间后取下刚性定位尺，钢片随之抽出，从而形成裂隙面；最后将隔板取出，进行试件脱模，保证了一次性制作两个半圆盘带裂隙面的试件。