CN106596213A - 吻合岩石结构面的可防渗整体成型的制作模具 - Google Patents

Abstract

一种吻合岩石结构面的可防渗整体成型的制作模具，包括底板、左后L型侧板、右前L型侧板和内置结构面模板，内置结构面模板包括前、后固定平板、底部固定平板以及结构面模板，所述结构面模板具有所需要制作的结构面表面形貌，底部固定平板上顶面中间位置与结构面模板进行连接，前、后固定平板分别与结构面模板的前侧、后侧连接；内置结构面模板可拆卸地连接在底板的中部，前、后固定平板的前、后侧面与左后L型侧板和右前L型侧板可拆卸地连接；左后L型侧板与右前L型侧板可拆卸式连接并形成供浇注材料浇注的型腔，内置结构面模板位于型腔的中部。本发明密封性好、上下盘吻合度高、整体成型、组装周期短。

Description

吻合岩石结构面的可防渗整体成型的制作模具

技术领域

本发明涉及一种吻合结构面的可防渗整体成型制作模具，适用于不同类型的吻合结构面上下盘试样的制作，属于工程技术领域。

背景技术

岩石结构面是测试结构面力学特性参数的必需条件，要制作吻合结构面就需要相应的制作模具和制作方法。

在现有的制作模具方面，专利号为2009101549602的专利给出了直剪试验结构面模型的制作模具，其中包括上盘模具、下盘模具和定位销，上盘模具位于下盘模具上，上盘模具的侧板底面设有用以实现上盘模具和下盘模具对中的定位销，上盘模具包括上前侧板、上左侧板、上后侧板和上右侧板，上盘模具形成的空腔形状与待制作的上盘结构面模型匹配，上前侧板与上左侧板、上右侧板固定连接，上后侧板与上左侧板、上右侧板固定连接；下盘模具包括下前侧板、下左侧板、下后侧板和下右侧板，下盘模具形成的空腔形状与待制作的下盘结构面模型匹配，下前侧板与下左侧板、下右侧板固定连接，下后侧板与下左侧板、下右侧板固定连接。

在制作方法方面，专利号为2009101549602的专利给出了一种直剪试验结构面模型的制作方法，即先对原岩结构面的选取及处理，然后将下部模具放在原状结构面的选取位置上，将搅拌均匀的混合料倒入下部模具内，待养护后，把下盘结构面试样连同下部模具一起翻转，并把制得的下盘结构面上已用过的隔离膜清除，重新铺上隔离膜，将上部模具对中放在下部模具上，再次把称量好的原材料搅拌均匀的混合料倒入上部模具内，最后进行脱模处理。

上述两个已有的制作模具和制作方法专利虽然能实现吻合岩石结构面上下盘的制作，但还存在如下不足：

1)密封性差。由于已有的制作模具各部件相连接处的密封性不好，在进行模拟材料浇注、振捣及养护时，模拟材料会从模具各部分连接处的缝隙中渗出，造成制成结构面的尺寸及效果不能很好地满足要求，而且会由于漏浆造成原材料浪费，清洗困难。

2)组装复杂、时间长且不能同时整体制作。由于已有模具的各部件过多，组装程序复杂，制作工序复杂且不能同时整体制作。结构面上下盘试样不是一次性整体制作，结构面上下盘试样的制作需要分上盘试样和下盘试样两个工序且按照先后顺序制作，不能同时整体制作，工序复杂，制作周期长。

3)上、下盘结构面的吻合度有偏差。上盘结构面面板和下盘结构面面板是由两块板组合而成，不是一个整体，而是通过连接拼装得到，会存在一定程度的偏差。

发明内容

为了克服吻合结构面上下盘制作的密封性差、、组装复杂、不能同时整体制作、上下盘结构面吻合度差的难题，本发明提供了一种密封性好、上下盘吻合度高、整体成型、组装周期短的吻合岩石结构面的可防渗整体成型的制作模具。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种吻合岩石结构面的可防渗整体成型的制作模具，包括底板、左后L型侧板、右前L型侧板和内置结构面模板，所述内置结构面模板包括前、后固定平板、底部固定平板以及结构面模板，所述结构面模板具有所需要制作的结构面表面形貌，所述底部固定平板上顶面中间位置与结构面模板进行连接，所述前、后固定平板分别与结构面模板的前侧、后侧连接；所述内置结构面模板可拆卸地连接在所述底板的中部，所述前、后固定平板的前、后侧面与左后L型侧板和右前L型侧板可拆卸地连接；

所述左后L型侧板与右前L型侧板可拆卸式连接并形成供浇注材料浇注的型腔，所述内置结构面模板位于型腔的中部。

进一步，所述可拆卸式连接结构包括固定螺栓杆、固定螺帽、螺栓杆旋转轴和长条形嵌块，两个长条形嵌块之间设有所述螺栓杆旋转轴，所述固定螺帽与固定螺栓杆连接，所述固定螺栓杆固定在所述螺栓杆旋转轴上。

再进一步，所述底板是四周和中部设有卡槽的板状结构，四周的卡槽用于放置左后L型板和右前L型板，中部的卡槽呈现一种凸字形，用于放置内置结构面模板。

更进一步，所述左后L型侧板是由左侧板和后侧板焊接形成，左侧板的左端面和后侧板的右端中部位置均焊有U型嵌块，且后侧板处的嵌块上含有螺栓杆旋转轴、螺栓杆以及螺帽，用于固定左后L型侧板与右前L型侧板，所述左后L型侧板的左侧板前端面设有卡槽，用于放置右前L型板的前侧板左端面上的长条形嵌块，所述左后L型侧板的后侧板前侧面中部位置设有卡槽，用于放置内置结构面模板；

所述左后L型侧板的后侧板的卡槽中留有2个贯穿螺栓孔，用于固定内置结构面模板模板，所述左后L型侧板的后侧板前面右端位置有长条形嵌块，用于放置在右前L型侧板的右侧板后端面的卡槽中，所述左后L型侧板的左侧板右侧面和后侧板前侧面中下位置处有水平向长条形嵌块，用于与底板四周的卡槽连接。

所述右前L型侧板是由右侧板和前侧板焊接形成，右侧板的右端面和前侧板的左端中部位置均焊有U型嵌块，且前侧板处的嵌块上含有螺栓杆旋转轴、螺栓杆以及螺帽，用于固定右前L型侧板与左后L型侧板，所述右前L型侧板的右侧板后端面留有卡槽，用于放置左后L型板的后侧板前端面上的长条形嵌块，所述右前L型侧板的前侧板后侧面中部位置设有卡槽，用于放置内置吻合结构面模板，所述右前L型侧板的前侧板的卡槽中留有2个贯穿螺栓孔，用于固定内置结构面模板，所述右前L型侧板的前侧板后侧面有长条形嵌块，用于放置在左后L型侧板的左侧板前端面的卡槽中，所述右前L型侧板的右侧板左侧面和前侧板后侧面中下位置处有水平向长条形嵌块，用于与底板四周的卡槽连接。

本发明的有益效果主要表现在：

(1)模具整体密封性好。在模拟材料浇注、振捣及养护过程中防止模拟材料从模具各个部件连接处的缝隙中渗漏，造成制成结构面的尺寸及效果不能很好地满足要求，而且会由于漏浆造成原材料浪费，清洗困难。

(2)组装简单、时间短且能整体制作。模具各部件自成一体，通过相连的螺栓固定，组装工序简单。上盘试样和下盘试样可实现同时整体制作。

(3)吻合度优。由于上下盘结构面是由同一块钢板制作而成，这块钢板的左右面即吻合结构面的上、下盘，因此，制成结构面试样上下盘吻合度优。

附图说明

图1是模具俯视图。

图2是模具正视图。

图3是模具左视图。

图4是模具左后L型侧板俯视图。

图5是模具左后L型侧板正视图。

图6是模具左后L型侧板右视图。

图7是模具左后L型侧板三维图(无嵌块)。

图8是模具底板俯视图。

图9是模具底板正视图。

图10是模具底板左视图。

图11是模具内置结构面模板俯视图。

图12是模具内置结构面模板正视图。

图13是模具内置结构面模板左视图。

图14是单个结构面模板正视图。

图15是锯齿型结构面上盘试样A、下盘试样B吻合剖面图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1～图15，一种吻合岩石结构面上下盘的快速防渗制作模具，包括底板1、左后L型侧板2、右前L型侧板3、内置结构面模板4、U型嵌块5、螺帽6、螺栓杆旋转轴7、螺栓杆8和内置结构面模板与侧板固定螺丝9；

所述底板1是四周和中部留有卡槽的板状结构，四周的卡槽102用于放置左后L型板和右前L型板，中部的凸字形卡槽101用于放置内置结构面模板4。

所述左后L型侧板2是由左侧板和后侧板焊接形成，左侧板的左面前部和后侧板的右面中部位置均焊有U型嵌块5，且后侧板处的嵌块上含有螺栓杆旋转轴7、螺栓杆8以及螺帽6，用于固定左后L型侧板2与右前L型侧板3，所述左后L型侧板2的左侧板前端面设有卡槽204，用于放置右前L型板3的前侧板左端面上的长条形嵌块302，所述左后L型侧板2的后侧板前面中部位置设有卡槽201，用于放置内置结构面模板4，所述左后L型侧板2的后侧板前面的卡槽201中留有2个贯穿螺栓孔205，用于固定内置结构面模板4，所述左后L型侧板2的后侧板前面右端位置留有长条形嵌块202，用于放置在右前L型侧板3的右侧板后端面的卡槽中304，所述左后L型侧板2的左侧板右面和后侧板前面中下位置处留有水平向长条形嵌块203，用于与底板1四周的卡槽102连接。

所述右前L型侧板3是由右侧板和前侧板焊接形成，右侧板的右面前部和前侧板的左面中部位置均焊有U型嵌块5，且前侧板处的嵌块上含有螺栓杆旋转轴7、螺栓杆8以及螺帽6，用于固定右前L型侧板3与左后L型侧板2，所述右前L型侧板3的右侧板后端面设有卡槽304，用于放置左后L型板2的后侧板前端面上的长条形嵌块203，所述右前L型侧板3的前侧板后面中部位置设有卡槽301，用于放置内置结构面模板4，所述右前L型侧板3的前侧板后面的卡槽中留有2个贯穿螺栓孔305，用于固定内置结构面模板4，所述右前L型侧板3的前侧板后面左端位置留有长条形嵌块302，用于放置在左后L型侧板2的左侧板前面中部位置的卡槽中204，所述右前L型侧板3的右侧板左面和前侧板后面中下位置处留有水平向长条形嵌块303，用于与底板1四周的卡槽102连接。

所述内置结构面模板4包括结构面模板401、结构面前、后固定平板402以及结构面底部固定板403，所述结构面前后固定平板的前、后侧面各留有2个螺栓孔404，用于与左后L型侧板2和右前L型侧板3连接，所述结构面底部固定板403与结构面模板401连接后，可放于底板1中间位置的卡槽101中。

所述螺栓杆8、螺帽各6有2个，用于固定左后L型侧板2与右前L型侧板3。

所述内置结构面模板与侧板固定螺丝9共4个，用于固定内置结构面模板4、左后L型侧板2和右前L型侧板3。

结构面试样快速整体成型的制作方法包括如下步骤：

1)选择内置吻合结构面模板401形貌。根据试验测试要求，选择相应的结构面模板(上盘结构面和下盘结构面是同一块板)。

2)内置结构面模板4的组装。将结构面前、后固定平板402分别连接在结构面模板401的前后端部，只需要在上、下面进行连接，将结构面底部固定板403连接在结构面模板401底部，并使结构面模板401处于中间位置，完成内置结构面模板4的组装。

3)内置结构面模板4的安装。将组装好的内置结构面模板4沿底板1中部卡槽101，插入到底板1中，完成内置结构面模板4的安装。

4)左后L型侧板2、右前L型侧板3与底板1的组装。先将左后L型侧板2的水平向长条形嵌块203放入底板1左侧和后侧的卡槽102中，并使内置结构面模板4的后侧固定板402刚好放置于后L型侧板2后侧板的卡槽201中，再将右前L型侧板3的水平向长条形嵌块303放置于底板右侧和前侧的卡槽102中，并使内置结构面模板4的前侧固定板402刚好放置于右前L型侧板3前侧板的卡槽301中，同时保证左后L型侧板后侧板上的竖向嵌块202放置于右前L型侧板右侧板上的竖向卡槽304，右前L型侧板前侧板上的竖向嵌块302放置于左后L型侧板左侧板上的竖向卡槽204,然后旋转螺栓杆8并拧紧螺帽6，最后拧上内置结构面面板与侧板固定螺丝9，完成左后L型侧板2、右前L型侧板3和底板1的组装。

5)涂脱模剂。安装结束后需要在组装好的制作模具内表面涂一层脱模剂，便于脱模；

6)浇注材料。向制作模具中浇注相应的岩石模拟材料，要求浇注的模拟材料高度略高于模具高度。

7)振实。将浇注好岩石模拟材料的模具放到专用振动台上，进行振动密实，振动结束后需进行表面抹平处理。

8)拆模。将振动密实后的结构面试样达到养护要求后，拆除结构面制作模具。拆模时，先将左后L型侧板2后侧板和右前L型侧板前侧板3上的内置结构面模板与侧板固定螺丝9全部拧开，然后拧开螺帽6，旋转螺栓杆8，将左后L型侧板2、右前L型侧板3移除，然后将结构面上盘A和下盘B分别取出，最后从侧面将内置结构面模板从沿底板槽中移除，完成模具的拆卸。

9)养护。将拆除模具后的结构面上盘A与结构面下盘B放入专用养护室内进行常规养护。

10)结构面上下盘组装。养护完成后，将结构面试样上盘A和下盘B从养护室内取出，按下盘在下、上盘在上进行结构面上下盘的组装，形成吻合结构面试样。

11)更换步骤1)中的内置结构面模板可实现不同类型的吻合结构面试样的制作。

本实施例中，选用不规则锯齿形结构面，单个锯齿的起伏角不唯一，坡高15mm，锯齿个数可根据试验要求进行设计或选择。

底板长105mm，宽100mm，高10mm。底板中部设有卡槽，卡槽呈现凸字形，卡槽长100mm，下部宽15mm，高5mm，上部宽4mm，高2.5mm，上部位于下部中间位置。底板四周也设有卡槽，卡槽位于底板四周侧面的中间位置，高5mm，进入底板5mm。

左后L型侧板与右前L型侧板形状相同，以左后L型侧板为例，左侧面板外边长110mm，厚10mm，高110mm，后侧面板外边长125mm，厚10mm，高100mm，左侧面板前端竖向中部位置焊有U型嵌块，嵌块长20mm、宽10mm、高30mm，外部边长30mm、内部U型口处的边长20mm，嵌块上带有直径5mm、长20mm的螺栓杆转轴，转轴上带有直径6mm、长25mm的螺栓杆，螺栓杆另一侧带有直径为8mm的螺帽，后侧面板右端竖向中部位置也焊有U型嵌块，嵌块长20mm、宽10mm、高30mm，外边边长30mm、内边边长20mm。左后L型侧板左侧板前面中间位置留有竖向卡槽，卡槽宽5mm，进入板深5mm，高110m。左后L型侧板后侧板前面中间位置也留有竖向卡槽，卡槽宽5mm，进入板深5mm，高102.5mm，且与侧板上边缘齐平，卡槽中间位置留有2个螺丝孔，孔直径3mm，上侧孔圆心距离上表面20mm，下侧孔圆心距离下表面也为20mm。左后L型侧板后侧板前面右侧位置留有竖向条形嵌块，嵌块长5mm，宽5mm，高110mm。左后L型侧板左侧板右面和后侧板前面均留有水平向条形嵌块，左侧板上嵌块长100mm，宽5mm，高5mm，嵌块底面距离左后L型侧板底部为2.5mm，后侧板上嵌块长95mm，宽5mm，高5mm，嵌块底面距离左后L型侧板底部也为2.5mm。

内置结构面模板由结构面模板、结构面前、后固定平板以及结构面底部固定平板通过连接组装而成，结构面模板板长为100mm，厚度为5mm，高为105mm。结构面尺寸为100mm×100mm。结构面前、后固定平板长5mm，宽5mm，高105mm，结构面固定平板前、后侧面各留有2个螺栓孔，进入侧板深度3mm，直径3mm，螺栓孔圆心距结构面固定平板上面为20mm，下面为12.5mm，结构面底部固定板长90mm，宽15mm，高5mm。

直径为6mm的螺栓共计2个，除螺帽外长25mm，且在连接螺帽的端部位置有长10mm的螺纹；直径为8mm的螺帽共计2个；直径为3mm的螺丝共计4个，长8mm。

1)选择结构面模板401形貌。根据试验测试要求，选用不规则锯齿型结构面，坡高15mm，单个锯齿的起伏角不唯一，锯齿个数根据试验要求计算得到。

2)内置不规则锯齿型结构面模板4的组装。将结构面前、后固定平板402分别连接在不规则锯齿型结构面模板401的前后端部，只需要在上、下面进行连接，将结构面底部固定板403连接在不规则锯齿型结构面模板401底部，并使不规则锯齿型结构面模板401处于中间位置，完成内置不规则锯齿型结构面模板4的组装。

3)内置不规则锯齿型结构面模板4的安装。将组装好的内置不规则锯齿型结构面模板4顺着底板1中部卡槽101，插入到底板1中，完成内置不规则锯齿型结构面模板4的安装。

4)左后L型侧板2、右前L型侧板3与底板1的组装。先将左后L型侧板2的水平向长条形嵌块203放入底板1左侧和后侧的卡槽102中，并使内置结构面模板4的后侧固定板402刚好放置于后L型侧板2后侧板的卡槽201中，再将右前L型侧板3的水平向长条形嵌块303放置于底板右侧和前侧的卡槽102中，并使内置结构面模板4的前侧固定板402刚好放置于右前L型侧板3前侧板的卡槽301中，同时保证左后L型侧板后侧板上的竖向嵌块202放置于右前L型侧板右侧板上的竖向卡槽304，右前L型侧板前侧板上的竖向嵌块302放置于左后L型侧板左侧板上的竖向卡槽204,然后旋转螺栓杆8并拧紧螺帽6，最后拧上内置结构面面板与侧板固定螺丝9，完成左后L型侧板2、右前L型侧板3和底板1的组装。

5)涂脱模剂。安装结束后需要在组装好的制作模具内表面涂一层脱模剂，便于脱模；

6)浇注材料。向制作模具中浇注相应的岩石模拟材料，要求浇注的模拟材料高度略高于模具高度。

7)振实。将浇注好岩石模拟材料的模具放到专用振动台上，进行振动密实，振动结束后需进行表面抹平处理。

8)拆模。将振动密实后的结构面试样达到养护要求后后，拆除结构面制作模具。拆模时，先将左后L型侧板2后侧板和右前L型侧板前侧板3上的内置结构面模板与侧板固定螺丝9全部拧开，然后拧开螺帽6，旋转螺栓杆8，将左后L型侧板2、右前L型侧板3移除，然后将结构面上盘A和下盘B分别取出，最后从侧面将内置结构面模板从沿底板槽中移除，完成模具的拆卸。

9)养护。将拆除模具后的不规则锯齿型结构面上盘A与不规则锯齿型结构面下盘B放入专用养护室内进行常规养护。

10)不规则锯齿型结构面上下盘组装。养护完成后，将不规则锯齿型结构面试样上盘A和下盘B从养护室内取出，按下盘在下、上盘在上进行结构面上下盘的组装，形成长度、宽度、高度均为100mm的不规则锯齿型吻合结构面试样。

Claims (5)

1.一种吻合岩石结构面的可防渗整体成型的制作模具，其特征在于：包括底板、左后L型侧板、右前L型侧板和内置结构面模板，所述内置结构面模板包括前、后固定平板、底部固定平板以及结构面模板，所述结构面模板具有所需要制作的结构面表面形貌，所述底部固定平板上顶面中间位置与结构面模板进行连接，所述前、后固定平板分别与结构面模板的前侧、后侧连接；所述内置结构面模板可拆卸地连接在所述底板的中部，所述前、后固定平板的前、后侧面与左后L型侧板和右前L型侧板可拆卸地连接；

所述左后L型侧板与右前L型侧板可拆卸式连接并形成供浇注材料浇注的型腔，所述内置结构面模板位于型腔的中部。

2.如权利要求1所述的吻合岩石结构面的可防渗整体成型的制作模具，其特征在于：所述可拆卸式连接结构包括固定螺栓杆、固定螺帽、螺栓杆旋转轴和长条形嵌块，两个长条形嵌块之间设有所述螺栓杆旋转轴，所述固定螺帽与固定螺栓杆连接，所述固定螺栓杆固定在所述螺栓杆旋转轴上。

3.如权利要求1或2所述的吻合岩石结构面的可防渗整体成型的制作模具，其特征在于：所述底板是四周和中部设有卡槽的板状结构，四周的卡槽用于放置左后L型板和右前L型板，中部的卡槽呈现一种凸字形，用于放置内置结构面模板。

4.如权利要求1或2所述的吻合岩石结构面的可防渗整体成型的制作模具，其特征在于：所述左后L型侧板是由左侧板和后侧板焊接形成，左侧板的左端面和后侧板的右端中部位置均焊有U型嵌块，且后侧板处的嵌块上含有螺栓杆旋转轴、螺栓杆以及螺帽，用于固定左后L型侧板与右前L型侧板，所述左后L型侧板的左侧板前端面设有卡槽，用于放置右前L型板的前侧板左端面上的长条形嵌块，所述左后L型侧板的后侧板前侧面中部位置设有卡槽，用于放置内置结构面模板；所述左后L型侧板的后侧板的卡槽中留有2个贯穿螺栓孔，用于固定内置结构面模板模板，所述左后L型侧板的后侧板前面右端位置有长条形嵌块，用于放置在右前L型侧板的右侧板后端面的卡槽中，所述左后L型侧板的左侧板右侧面和后侧板前侧面中下位置处有水平向长条形嵌块，用于与底板四周的卡槽连接。

5.如权利要求1或2所述的吻合岩石结构面的可防渗整体成型的制作模具，其特征在于：所述右前L型侧板是由右侧板和前侧板焊接形成，右侧板的右端面和前侧板的左端中部位置均焊有U型嵌块，且前侧板处的嵌块上含有螺栓杆旋转轴、螺栓杆以及螺帽，用于固定右前L型侧板与左后L型侧板，所述右前L型侧板的右侧板后端面留有卡槽，用于放置左后L型板的后侧板前端面上的长条形嵌块，所述右前L型侧板的前侧板后侧面中部位置设有卡槽，用于放置内置吻合结构面模板，所述右前L型侧板的前侧板的卡槽中留有2个贯穿螺栓孔，用于固定内置结构面模板，所述右前L型侧板的前侧板后侧面有长条形嵌块，用于放置在左后L型侧板的左侧板前端面的卡槽中，所述右前L型侧板的右侧板左侧面和前侧板后侧面中下位置处有水平向长条形嵌块，用于与底板四周的卡槽连接。