CN106092714A - 一种类岩石材料长方体试样制样平台装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种类岩石材料长方体试样制样平台装置，它包括底板、横向侧板、纵向侧板、横向连接螺栓和纵向连接螺栓，底板下端设有四个水平调节脚座，底板上端设有四条凹槽，四条凹槽分别对应一条侧板，纵向侧板平行布置，纵向侧板内侧各设有一对凹槽，凹槽宽度横向侧板宽度一致，凹槽中间沿水平方向设有供横向连接螺栓穿过的贯通圆孔，横向侧板平行布置，横向侧板各两端均设有沿水平方向一定深度含内螺纹的螺丝孔，纵向侧板凹槽内贯通圆孔相对应，横向侧板中间含有沿垂直方向供纵向连接螺栓穿过的贯通圆孔，底板横向凹槽内螺丝孔相对应。横向侧板两端安装纵向侧板凹槽内。结构简单，操作方便，能快速简便精确的制作指定尺寸类岩石材料试样。

Description

一种类岩石材料长方体试样制样平台装置

技术领域

本发明涉及岩体相似材料试样模具领域，更为具体涉及一种用于真三轴地质力学试验的类岩石材料长方体试样可拆卸模具及相应的平台装置。适用于各种强度各种类型材料长方体试样的制作。

背景技术

随着地下开采、高速铁路及水电隧洞等工程的开展，越来越多的工程涉及到了深部岩石力学问题。地下工程岩石处于典型的三向应力环境，且一般情况下三向应力均不相等。这种三向应力的差异容易造成深部岩石开挖后的非线性力学现象，如分区破裂、岩爆和板裂等。为了深入研究深部岩体开挖后围岩稳定性以及围岩破裂失稳现象的内在力学机理，开展真三轴加载条件下岩石力学响应的室内物理力学试验显得尤为重要。

目前室内真三轴压缩试验试样几何形式广泛采用长方体，而试样材料根据研究对象的不同则可分为真实岩石材料和类岩石材料两类。真实岩石材料的选取使得试验结果更加接近于工程实际。但是，由于真实岩石试样的唯一性，使得试样差异性较大且试验难于重复，进而造成试验结果的离散性。另一方面，由于岩石中赋存大量原生和次生节理裂隙，使得大尺寸岩石试样难以获取。因此，目前室内研究广泛采用类岩石材料来模拟真实岩体的物理力学行为。为了制作型号各异、尺寸不一的相似材料试样，就需要不同型号的模具进行相似材料试样的压制。近年来，国内外很多学者也在不断推进和发展模型试验方法和技术。已有许多学者在模型试验的模具设计方面开展了大量的工作，得到了许多有益的成果与结论。

现有的模具一般形式是不包含底座的四块侧板和压板组成的模具或者是含有简单底座与四周侧板的组合形式，这些模具在制作试样时存在一些不足之处：①对于不含底座的模具，对于水灰比较大的浆液而言极易出现侧板下方漏浆而制样失败，造成材料浪费，影响试验进度；②对于包含底座的模具，底座的水平程度决定了试样的标准程度，现有大多数模具底座也侧板分离，无法控制底座的水平度，从而出现长方体试样表面倾斜，制样失败。本发明涉及的类岩石材料长方体试样制样平台，能够满足指定尺寸模型体的制样要求，为更加精准地制作试样提供有效保障。

发明内容

本发明的主要目的在于完善上述技术的不足，是在于提供了一种类岩石材料长方体试样制样平台装置，其结构简单，操作方便，能快速简便精确的制作指定尺寸类岩石材料试样。

为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施：

一种类岩石材料长方体试样制样平台装置。它包括：可调节底板、第一横向侧板、第二横向侧板、第一纵向侧板、第二纵向侧板和连接螺栓。其特征在于：所述底板下端设有四个水平调节脚座，通过调节水平脚座控制底板的水平度。所述底板上端设有四条凹槽，所述四条凹槽分别对应第一横向侧板、第二横向侧板、第一纵向侧板、第二纵向侧板（四块侧板），其中两条横向凹槽中间均设有含内螺纹的螺丝孔。

所述第一纵向侧板、第二纵向侧板平行布置，第一纵向侧板、第二纵向侧板内侧设有一对凹槽，所述凹槽宽度与所述的第一横向侧板、第二横向侧板宽度一致，所述的凹槽中间沿水平方向设有供连接螺栓穿过的贯通圆孔。所述的第一横向侧板、第二横向侧板平行布置，所述的第一横向侧板、第二横向侧板各两端均设有沿水平方向一定深度且含内螺纹的螺丝孔，与所述的第一纵向侧板、第二纵向侧板的凹槽内贯通圆孔相对应。所述的第一横向侧板、第二横向侧板中间含有沿垂直方向供连接螺栓穿过的贯通圆孔，与所述的底板横向凹槽内螺丝孔相对应。所述的第一纵向侧板、第二纵向侧板纵向平行布置，所述的第一横向侧板、第二横向侧板横向平行布置且两端安装在所述的第一纵向侧板、第二纵向侧板的凹槽内，由横向连接螺栓相连接并预紧。相邻的第一纵向侧板、第二纵向侧板和第一横向侧板、第二横向侧板之间形成一个岩石试样制作模具。

进一步，将由横向连接螺栓预紧在一起形成的制样模具放置在所述底板凹槽内，所述的第一横向侧板、第二横向侧板中间螺栓孔与所述底板凹槽内螺丝孔相对应，并由连接螺栓将所述制样模具预紧固定在底板凹槽内，形成一个统一整体。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

①整体性和稳定性高。制样模具的第一横向侧板 和第二横向侧板两端分别卡在第一纵向侧板和第二纵向侧板凹槽内，并通过四根连接螺栓对上述四块侧板预紧连接。此外，通过分别布置与第一横向侧板和第二横向侧板纵向的连接螺栓，将制样模具和底板固定为一个整体，显著提升制样平台的稳定性，能够完全控制模具在振动台上振捣过程中的抖动移位现象，100%消除由于模具抖动而造成的制样失败；

②有效防止漏浆。本发明的凹槽设计方案使得制样模具侧板之间和模具侧板与底板之间相互嵌入，增加浆液潜在的渗漏路径，同时通过连接螺栓的预紧作用大大降低模具侧板之间以及侧板与底板之间孔隙，能够将现有模具制样漏浆率由50%左右控制在5%以下；

③试样精度高。本发明在地板下安装有四个水平调节脚座，通过调节水平脚座能够控制底板及制样模具的水平程度，进而控制浇筑过程试样表面的水平程度。试验表明，水平调节脚座和水平尺的配合使用能将试样水平误差控制在1%以内，从而有效降低模具及底板倾斜导致的制样失败，大大提高试样制备成功率。

附图说明

图1为一种类岩石材料长方体试样制样平台装置平面俯视图。

图2为一种A-A截面图。

图3为一种B-B截面图。

图中，1为底板，2为第一纵向侧板，3为第二纵向侧板，4为第一横向侧板，5为第二横向侧板，6为横向连接螺栓，7为纵向连接螺栓，8为水平调节脚座。

具体实施方式

实施例1：

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

参照图1~图3，一种类岩石材料长方体试样制样平台装置。它包括：可调节底板1、第一横向侧板4、第二横向侧板5、第一纵向侧板2、第二纵向侧板3以及横向连接螺栓6和纵向连接螺栓7。其特征在于：所述的底板1下端设有四个水平调节脚座，通过调节水平脚座控制底板1的水平度。所述的底板1上端设有四条凹槽，所述的四条凹槽分别对应第一横向侧板4、第二横向侧板5、第一纵向侧板2、第二纵向侧板3（一条侧板），其中两条横向凹槽中间均设有含内螺纹的螺丝孔。

所述的第一纵向侧板2、第二纵向侧板3平行布置，第一纵向侧板2、第二纵向侧板3内侧各设有一对凹槽，所述的凹槽宽度与所述的第一横向侧板4、第二横向侧板5宽度一致，所述的凹槽中间沿水平方向设有供横向连接螺栓6穿过的贯通圆孔。所述的第一横向侧板4、第二横向侧板5平行布置，所述的第一横向侧板4、第二横向侧板5各两端均设有沿水平方向一定深度且含内螺纹的螺丝孔，与所述的第一纵向侧板2、第二纵向侧板3凹槽内贯通圆孔相对应。所述的第一横向侧板4、第二横向侧板5中间含有沿垂直方向供纵向连接螺栓7穿过的贯通圆孔，与所述的底板横向凹槽内螺丝孔相对应。所述的第一纵向侧板2、第二纵向侧板3纵向平行布置，所述的第一横向侧板4、第二横向侧板5横向平行布置且两端安装在所述的第一纵向侧板2、第二纵向侧板3凹槽内。横向连接螺栓6通过第一纵向侧板2和第二纵向侧板3凹槽内的贯通孔将第一纵向侧板2和第二纵向侧板3与第一横向侧板4、第二横向侧板5连接并预紧。相邻的两个第一纵向侧板2、第二纵向侧板3和两个第一横向侧板4、第二横向侧板5之间形成一个岩石试样制作模具。

进一步，将由横向连接螺栓6预紧在一起形成的制样模具放置在所述底板凹槽内，所述的第一横向侧板4、第二横向侧板5中间螺栓孔与所述底板凹槽内螺丝孔相对应，并由所述纵向连接螺栓7将所述制样模具预紧固定在底板凹槽内，形成一个统一整体。

类岩石长方体试样制样模具2~5为组合式，可分离，便于拆模；同时采用凹槽将第一横向侧板4、第二横向侧板5卡在第一纵向侧板2、第二纵向侧板3里并用连接螺栓连接加固，提升模具的整体性并防止侧边漏浆。

所述的底板1中间有与类岩石长方体试样制样模具相对应的凹槽，并采用纵向连接螺栓7将制样模具与底板连接加固，使整个平台成为一个整体，凹槽设计也能显著防止漏浆。

创新性的在底板下端设置有四个水平调节脚座，通过与水平尺的配合使用，可以精确控制所述平台的水平度。本发明通过凹槽、连接螺栓和水平调节脚座的设计，避免了传统模具拆模效率低、浇筑过程漏浆以及成样精度差等现象，实现了高效方便地制备类岩石材料长方体试样。目前真三轴室内物理力学试验研究需求量大，本发明有效地保证了三维地质力学试验的高效进行。

实施例2：

如图1、图2、图3所示，一种类岩石材料长方体试样制样平台，包括底板1、第一纵向侧板2、第二纵向侧板3、第一横向侧板4、第二横向侧板5和水平调整脚座8等。底板1、第一纵向侧板2、第二纵向侧板3、第一横向侧板4、第二横向侧板5、连接螺栓均采用不锈钢材或普通钢材。

两块第一纵向侧板2、第二纵向侧板3平行布置，两块第一横向侧板4、第二横向侧板5平行布置并插入平行布置的纵向两侧板相对凹槽之中，第一纵向侧板、第二纵向侧板与第一横向侧板、第二横向侧板通过横向连接螺栓预紧固定，形成类岩石材料长方体试样制样模具。制样模具需放置在底板对应凹槽内并在两块第一横向侧板、第二横向侧板上通过纵向与底板固定。一种类岩石材料长方体试样制样平台进行试样制作的方法及具体步骤为：

（1）通过水平调节脚座和水平尺将底板调整至水平位置；

（2）采用横向连接螺栓将第一纵向侧板、第二纵向侧板、第一横向侧板、第二横向侧板连接预紧并固定；

（3）将连接好的模具侧板放置于底板对应的凹槽之中，并采用纵向连接螺栓通过第一横向侧板、第二横向侧板与底板连接固定；

（4）将按配比调制好的类岩石材料浆液浇筑在制样模具中，将制样平台放置在振动台上进行振捣成模，并在浆液初凝前使用刮刀将试样上表面刮平；

（5）待试样完全成型后，先后卸下横向和纵向连接螺栓，并按第一纵向侧板、第二纵向侧板、第一横向侧板和第二横向侧板的顺序拆模。

（6）将制作好的试样取出，在相应的条件下养护至设计龄期。

Claims (3)

1.一种类岩石材料长方体试样制样平台装置，它包括底板（1）、第一横向侧板（4）、第一纵向侧板（2）、横向连接螺栓（6）和纵向连接螺栓（7），其特征在于：底板（1）下端设有四个水平调节脚座，底板（1）上端设有四条凹槽，所述四条凹槽分别对应第一横向侧板（4）、第二横向侧板（5）、第一纵向侧板（2）、第二纵向侧板（3），其中两条横向凹槽中间均设有含内螺纹的螺丝孔，第一纵向侧板（2）、第二纵向侧板（3）平行布置，第一纵向侧板（2）、第二纵向侧板（3）内侧各设有一对凹槽，凹槽宽度第一横向侧板（4）、第二横向侧板（5）宽度一致，凹槽中间沿水平方向设有供横向连接螺栓（6）穿过的贯通圆孔，第一横向侧板（4）、第二横向侧板（5）平行布置，第一横向侧板（4）、第二横向侧板（5）各两端均设有沿水平方向一定深度含内螺纹的螺丝孔，第一纵向侧板（2）、第二纵向侧板（3）凹槽内贯通圆孔相对应，第一横向侧板（4）、第二横向侧板（5）中间含有沿垂直方向供纵向连接螺栓（7）穿过的贯通圆孔，底板（1）横向凹槽内螺丝孔相对应，横向连接螺栓（6）通过第一纵向侧板（2）和第二纵向侧板（3）凹槽内的贯通孔将第一纵向侧板（2）、第二纵向侧板（3）与第一横向侧板（4）、第二横向侧板（5）连接。

2.根据权利要求1所述的一种类岩石材料长方体试样制样平台装置，其特征在于：所述的第一横向侧板（4）、第二横向侧板（5）两端安装第一纵向侧板（2）、第二纵向侧板（3）凹槽内。

3.根据权利要求1所述的一种类岩石材料长方体试样制样平台装置，其特征在于：所述的横向连接螺栓（6）预紧在一起形成的制样模具放置在底板凹槽内，第一横向侧板（4）、第二横向侧板（5）中间螺栓孔与底板凹槽内螺丝孔相对应，纵向连接螺栓（7）将制样模具预紧固定在底板凹槽内。