CN109507023B - 一种具有多种侧限约束形式的一体化结构面试样制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种含有软弱夹层且具有多种侧限约束形式的一体化结构面试样的制作方法，包括如下步骤：(1)选择结构面面板形态；(2)放置底板；(3)安装左前侧板、左后侧板、右前侧板和右后侧板；(4)安装左侧板和右侧板；(5)安装底部伸缩板；(6)安装侧部伸缩板；(7)安装顶部伸缩板；(8)安装左侧结构面面板和右侧结构面面板；(9)涂脱模剂；(10)浇筑试样材料；(11)试样振捣密实；(12)拆除结构面面板；(13)浇筑软弱夹层材料；(14)软弱夹层振捣密实；(15)拆模；(16)养护。本发明能解决软弱夹层的铺设困难以及软弱夹层多种侧限约束的难题，在直剪试验过程中能够实现先法向加载再水平向加载的试验条件。

Description

一种具有多种侧限约束形式的一体化结构面试样制作方法
技术领域
本发明涉及直剪试验结构面模型制作模具的技术领域，尤其是一种含有软弱夹层且具有多种侧限约束形式的一体化结构面模型制作方法。
背景技术
结构面对工程中岩体稳定性有着控制性的影响，尤其是含有软弱夹层的软弱结构面。软弱结构面是岩体中具有一定厚度的软弱带，与相邻两侧的岩体相比具有高压缩、低强度等特征，其通常控制着岩体的变形及稳定性。在实际的工程项目中，往往是由于软弱夹层的存在导致事故频发，造成了严重的生命财产损失，因此，通过直剪试验获得含软弱夹层结构面力学特性研究就显得尤为重要。
获取含软弱夹层的岩体结构面试样通常有野外现场取样和室内制作两种手段。野外现场获取含有软弱夹层的原岩结构面试样时存在如下不足：1)软弱夹层易扰动，难以获得与现场所处状态相一致的含有软弱夹层的原岩体结构面试样；2)现场难以获取与含软弱夹层的原岩结构面性质近似一致的多组试样，无法通过多组试样的直剪试验获得结构面力学指标；3)现场取样存在难度大、费用高、取样周期长、风险高等不足。因此，室内制作成为获取含软弱夹层岩体结构面试样的重要方法。
工程中含有软弱夹层的结构面分为法向加载和切向加载，分别对应于不同的侧限约束条件。法向加载条件下可以有5种侧限约束形式：1) 四侧全侧限约束，限制软弱夹层的挤出；2)四侧全自由，可以让软弱夹层自由挤出；3)三侧全侧限约束，一侧自由，允许软弱夹层从一侧挤出；4)二侧全侧限约束，二侧自由，允许软弱夹层从自由侧挤出； 5)一侧全侧限限约束，三侧自由，允许软弱夹层从三侧自由侧挤出。在切向加载条件下，由于剪切方向要发生位移，需要在剪切方向无约束，为自由边界条件，在与剪切方向相垂直的方向也有3种侧限约束形式：1)二侧全侧限约束，限制软弱夹层的在这两侧挤出；2)二侧全自由，可以让软弱夹层自由挤出；3)一侧全侧限约束，一侧自由，允许软弱夹层从一侧自由侧挤出。为了获得与现场相一致的含有软弱夹层岩体结构面试样，在室内试样制作时需要有以下不但需要与现场相一致的软弱夹层约束条件，且能实现试样先法向压缩后水平向剪切的试验条件。而通常室内含有软弱夹层岩体结构面试样制作步骤是先制作出岩体结构面模型试样，然后再进行软弱夹层的铺设，在制作过程中不但存在夹层铺设困难的问题，而且软弱夹层的约束方式常采用蜡封法，难以与现场的约束条件相一致，且法向压缩过程和水平向剪切过程中软弱夹层难以保持与现场相一致的约束状态。
发明内容
为了能够满足含有软弱夹层的结构面模型室内直剪试验的要求，本发明提供了一种含有软弱夹层且具有多种侧限约束形式的一体化结构面模型制作方法，能解决软弱夹层的铺设困难以及软弱夹层多种侧限约束的难题，且在直剪试验过程中能够实现先法向加载再水平向加载的试验条件。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种含有软弱夹层且具有多种侧限约束形式的一体化结构面试样的制作方法，包括如下步骤：
(1)选择结构面面板形态，根据试验测试要求，选择相应结构面面板形貌；
(2)底板放置，将底板放置于找平的地面上；
(3)左前侧板、左后侧板、右前侧板和右后侧板的安装，将四块侧板分别放置在底板两侧的凹槽内，将四块侧板固定在底板上；
(4)左侧板和右侧板的安装，将左侧板与左前侧板、左后侧板和底板相固定，将右侧板与右前侧板、右后侧板和底板相固定；
(5)底部伸缩板的安装，将底部伸缩板滑块滑到顶端，即将底部伸缩板滑块滑到最大距离，将其进行固定，然后将底部伸缩板放入底板上部的凹槽内，并在底部伸缩板滑块滑出之后的空隙处放置填充块，然后在底部伸缩板滑块和填充块表面上铺上一层隔离膜，防止底部伸缩板与填充块与试样浇筑杂一起，达到隔离的效果；
(6)侧部伸缩板的安装，将侧部伸缩板放置在底板两侧的凹槽内，且通过侧部伸缩板定位孔与右前侧板和右后侧板的侧部伸缩板定位柱相连接，达到固定侧部伸缩板的作用，接着将侧部伸缩板滑块滑到顶端，即将侧部伸缩板滑块滑到最大距离，将其进行固定，并在与底板之间的空隙内放置固定尺寸的填充块；同时，将底部伸缩板固定在侧部伸缩板上。
(7)顶部伸缩板的安装，将顶部伸缩板与侧部伸缩板相连接，达到固定的目的，然后将顶部伸缩板滑块滑到底端，即将顶部伸缩板滑块保持未滑出的状态，并将其固定，以保证试样和软弱夹层浇筑的顺利进行；
(8)左侧结构面面板和右侧结构面面板的安装，将左侧结构面面板和右侧结构面面板固定在填充块上；
(9)涂脱模剂，在组装好的制作模具的内表面涂一层涂膜剂，方便模具的拆除；
(10)浇筑试样材料，向制作模具中浇筑相应的岩石模拟材料；
(11)试样振捣密实及抹平处理，将浇筑好岩石模拟材料的模具进行振动密实，振动结束后进行表面抹平处理；
(12)拆除结构面面板，将浇筑好的试样连同模具一起养护至初凝强度，将左侧结构面面板和右侧结构面面板拆除；
(13)浇筑软弱夹层材料，将配制好的软弱夹层材料浇筑到结构面面板之间的空隙中；
(14)软弱夹层振捣密实及抹平处理，将浇筑好软弱夹层材料的模具进行振动密实，振动结束后进行表面抹平处理；
(15)拆模，将带有软弱夹层的结构面试样静置养护1d，拆除结构面制作模具；
(16)养护，将拆除模具后的带有软弱夹层的结构面试样放入专用养护室内进行养护。
进一步，所述方法还包括以下步骤；
(17)直剪试验中法向和剪切向加载约束条件设置，根据现场含有软弱夹层结构面的法向和切向加载情况下的约束条件，来确定直剪试验中法向和切向加载约束条件，，法向和剪切向加载的约束条件均为二对侧侧限约束，即前后两侧面侧限约束；二对侧自由，即上下二侧面自由；
(18)调整伸缩板的滑块位置，由于前侧面和后侧面有侧限约束，把前后侧部伸缩板滑块滑到顶端，即将侧部伸缩板滑块滑到最大距离，实现前后二侧面的约束；把底部伸缩板滑块滑到底端，把顶部伸缩板滑块滑到底端，即将顶部伸缩板滑块保持未滑出的状态，形成上下二侧面无约束状态；
(19)法向加载试验，把调整好的调整伸缩板的含有软弱夹层的结构面试样放入直剪仪中进行竖向加载，并记录加载荷载和竖向变形；
(20)切向加载试验；由于剪切向的约束条件和法向加载的约束条件一样，故完成法向加载试验后，进行上盘结构面的固定，接着对下盘结构面施加水平荷载，直至发生剪切面破坏，测试过程结束，并记录相应的水平向荷载和切向变形。
再进一步，所述方法还包括以下步骤；
(21)更换步骤(1)中的结构面面板和相应的步骤(17)中法向和剪切向加载约束条件，重复步骤(2)-(20)可实现不同类型的含有软弱夹层结构面试样的制作和不同约束条件下的软弱夹层结构面直剪试验。
更进一步，所述步骤(3)中，将四块侧板分别放置在底板两侧的凹槽内，利用前后左侧板固定螺栓和前后右侧板固定螺栓将四块侧板固定在底板上；
所述步骤(4)中，将左侧板通过左侧板固定螺栓与左前侧板、左后侧板和底板相固定，将右侧板通过右侧板固定螺栓与右前侧板、右后侧板和底板相固定；
所述步骤(5)中，将底部伸缩板滑块滑到顶端，即将底部伸缩板滑块滑到最大距离，利用底部伸缩板滑块固定螺栓将其进行固定；
所述步骤(6)中，将侧部伸缩板放置在底板两侧的凹槽内，且通过侧部伸缩板定位孔与右前侧板和右后侧板的侧部伸缩板定位柱相连接；利用侧部伸缩板滑块固定螺栓将侧部伸缩板滑块进行固定；同时，利用底部伸缩板固定螺栓将底部伸缩板固定在侧部伸缩板上；
所述步骤(7)中，将顶部伸缩板利用顶部伸缩板固定螺栓与侧部伸缩板相连接，用顶部伸缩板滑块固定螺栓将顶部伸缩板滑块固定；
所述步骤(8)中，分别利用左侧结构面面板固定螺栓和右侧结构面面板固定螺栓将左侧结构面面板和右侧结构面面板固定在填充块上。
本发明的技术构思为：本发明给出了一种含有软弱夹层且具有多种侧限约束形式的一体化结构面模型制作方法，能够方便快速完成对含有软弱夹层结构面模型的制作，具有操作方便、效果好、造价低、高效快捷等优点。
本发明的有益效果主要表现在：
(1)能够针对不同的结构面选择所需要的结构面形态来完成结构面模型的制作；
(2)模型试样与软弱夹层共同在模具中制作成型，实现模型试样制作与软弱夹层制作一体化；
(3)结构面模型试样在法向加载和切向加载下能实现多种不同的侧限约束条件。法向加载条件下可以实现5种侧限约束形式：1)四侧全侧限约束，限制软弱夹层的挤出；2)四侧全自由，可以让软弱夹层自由挤出；3)三侧全侧限约束，一侧自由，允许软弱夹层从一侧挤出； 4)二侧全侧限约束，二侧自由，允许软弱夹层从自由侧挤出；5)一侧全侧限约束，三侧自由，允许软弱夹层从三侧自由侧挤出。在切向加载条件下，由于剪切方向要发生位移，需要在剪切方向无约束，为自由边界条件，在与剪切方向相垂直的方向也可实现3种侧限约束形式：1)二侧全侧限约束，限制软弱夹层的挤出；2)二侧全自由，可以让软弱夹层自由挤出；3)一侧全侧限约束，一侧自由，允许软弱夹层从一侧自由侧挤出。
附图说明
图1为本发明的俯视图。
图2为本发明的正视图。
图3为本发明的左视图。
图4为图1中1-1剖面图。
图5为本发明中底板的立体图。
图6为本发明中前后右侧板的俯视图。
图7为本发明中前后右侧板的正视图。
图8为本发明中前后右侧板的左视图。
图9为本发明中左右两块结构面面板的示意图。
图10为本发明中底部伸缩板的俯视图。
图11为本发明中底部伸缩板的正视图。
图12为本发明中底部伸缩板的左视图。
图13为本发明中底部伸缩板的左视图(底部伸缩板滑块滑出一定距离)。
图14为本发明中侧部伸缩板的俯视图。
图15为本发明中侧部伸缩板的正视图。
图16为本发明中侧部伸缩板的左视图。
图17为本发明中侧部伸缩板的左视图(侧部伸缩板滑块滑出一定距离)。
图18为本发明中顶部伸缩板的俯视图。
图19为本发明中顶部伸缩板的正视图。
图20为本发明中顶部伸缩板的左视图。
图21为本发明中顶部伸缩板的左视图(顶部伸缩板滑块滑出一定距离)。
图22为制作完成的含有软弱夹层的结构面试样压缩过程俯视图 (图中箭头表示压缩方向)。
图23为制作完成的含有软弱夹层的结构面试样压缩过程正视图 (图中箭头表示压缩方向)。
图24为制作完成的含有软弱夹层的结构面试样剪切过程俯视图。
图25为制作完成的含有软弱夹层的结构面试样剪切过程正视图 (图中箭头表示剪切方向)。
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25，一种含有软弱夹层且具有多种侧限约束形式的一体化结构面试样的制作方法，包括如下步骤：
(1)选择结构面面板形态，根据试验测试要求，选择相应结构面面板形貌；
(2)底板放置，将底板放置于找平的地面上；
(3)左前侧板、左后侧板、右前侧板和右后侧板的安装，将四块侧板分别放置在底板两侧的凹槽内，将四块侧板固定在底板上；
(4)左侧板和右侧板的安装，将左侧板与左前侧板、左后侧板和底板相固定，将右侧板与右前侧板、右后侧板和底板相固定；
(5)底部伸缩板的安装，将底部伸缩板滑块滑到顶端，即将底部伸缩板滑块滑到最大距离，将其进行固定，然后将底部伸缩板放入底板上部的凹槽内，并在底部伸缩板滑块滑出之后的空隙处放置填充块，然后在底部伸缩板滑块和填充块表面上铺上一层隔离膜，防止底部伸缩板与填充块与试样浇筑杂一起，达到隔离的效果；
(6)侧部伸缩板的安装，将侧部伸缩板放置在底板两侧的凹槽内，且通过侧部伸缩板定位孔与右前侧板和右后侧板的侧部伸缩板定位柱相连接，达到固定侧部伸缩板的作用，接着将侧部伸缩板滑块滑到顶端，即将侧部伸缩板滑块滑到最大距离，将其进行固定，并在与底板之间的空隙内放置固定尺寸的填充块；同时，将底部伸缩板固定在侧部伸缩板上。
(7)顶部伸缩板的安装，将顶部伸缩板与侧部伸缩板相连接，达到固定的目的，然后将顶部伸缩板滑块滑到底端，即将顶部伸缩板滑块保持未滑出的状态，并将其固定，以保证试样和软弱夹层浇筑的顺利进行；
(8)左侧结构面面板和右侧结构面面板的安装，将左侧结构面面板和右侧结构面面板固定在填充块上；
(9)涂脱模剂，在组装好的制作模具的内表面涂一层涂膜剂，方便模具的拆除；
(10)浇筑试样材料，向制作模具中浇筑相应的岩石模拟材料；
(11)试样振捣密实及抹平处理，将浇筑好岩石模拟材料的模具进行振动密实，振动结束后进行表面抹平处理；
(12)拆除结构面面板，将浇筑好的试样连同模具一起养护至初凝强度，将左侧结构面面板和右侧结构面面板拆除；
(13)浇筑软弱夹层材料，将配制好的软弱夹层材料浇筑到结构面面板之间的空隙中；
(14)软弱夹层振捣密实及抹平处理，将浇筑好软弱夹层材料的模具进行振动密实，振动结束后进行表面抹平处理；
(15)拆模，将带有软弱夹层的结构面试样静置养护1d，拆除结构面制作模具；
(16)养护，将拆除模具后的带有软弱夹层的结构面试样放入专用养护室内进行养护。
进一步，所述方法还包括以下步骤；
(17)直剪试验中法向和剪切向加载约束条件设置，根据现场含有软弱夹层结构面的法向和切向加载情况下的约束条件，来确定直剪试验中法向和切向加载约束条件，，法向和剪切向加载的约束条件均为二对侧侧限约束，即前后两侧面侧限约束；二对侧自由，即上下二侧面自由；
(18)调整伸缩板的滑块位置，由于前侧面和后侧面有侧限约束，把前后侧部伸缩板滑块滑到顶端，即将侧部伸缩板滑块滑到最大距离，实现前后二侧面的约束；把底部伸缩板滑块滑到底端，把顶部伸缩板滑块滑到底端，即将顶部伸缩板滑块保持未滑出的状态，形成上下二侧面无约束状态；
(19)法向加载试验，把调整好的调整伸缩板的含有软弱夹层的结构面试样放入直剪仪中进行竖向加载，并记录加载荷载和竖向变形；
(20)切向加载试验；由于剪切向的约束条件和法向加载的约束条件一样，故完成法向加载试验后，进行上盘结构面的固定，接着对下盘结构面施加水平荷载，直至发生剪切面破坏，测试过程结束，并记录相应的水平向荷载和切向变形。
再进一步，所述方法还包括以下步骤；
(21)更换步骤(1)中的结构面面板和相应的步骤(17)中法向和剪切向加载约束条件，重复步骤(2)-(20)可实现不同类型的含有软弱夹层结构面试样的制作和不同约束条件下的软弱夹层结构面直剪试验。
更进一步，所述步骤(3)中，将四块侧板分别放置在底板两侧的凹槽内，利用前后左侧板固定螺栓和前后右侧板固定螺栓将四块侧板固定在底板上；
所述步骤(4)中，将左侧板通过左侧板固定螺栓与左前侧板、左后侧板和底板相固定，将右侧板通过右侧板固定螺栓与右前侧板、右后侧板和底板相固定；
所述步骤(5)中，将底部伸缩板滑块滑到顶端，即将底部伸缩板滑块滑到最大距离，利用底部伸缩板滑块固定螺栓将其进行固定；
所述步骤(6)中，将侧部伸缩板放置在底板两侧的凹槽内，且通过侧部伸缩板定位孔与右前侧板和右后侧板的侧部伸缩板定位柱相连接；利用侧部伸缩板滑块固定螺栓将侧部伸缩板滑块进行固定；同时，利用底部伸缩板固定螺栓将底部伸缩板固定在侧部伸缩板上；
所述步骤(7)中，将顶部伸缩板利用顶部伸缩板固定螺栓与侧部伸缩板相连接，用顶部伸缩板滑块固定螺栓将顶部伸缩板滑块固定；
所述步骤(8)中，分别利用左侧结构面面板固定螺栓和右侧结构面面板固定螺栓将左侧结构面面板和右侧结构面面板固定在填充块上。
本实施例的含有软弱夹层且具有多侧限约束形式的一体化结构面模型制作模具，所述一体化结构面模型制作模具包括底板1、左前侧板2、左后侧板3、右前侧板4、右后侧板5、左侧板6、右侧板7、底部伸缩板8、侧部伸缩板9、顶部伸缩板11、左侧结构面面板12、右侧结构面面板13、前后左侧板固定螺栓14、前后右侧板固定螺栓15、左侧板固定螺栓16、右侧板固定螺栓17、底部伸缩板固定螺栓18、左侧结构面面板固定螺栓19、右侧结构面面板固定螺栓20、顶部伸缩板固定螺栓21、填充块10和22。
所述的底板1为两侧具有滑槽的板状结构，底板1截面呈“山”字型，在底板1顶面中间部位留有凹槽，用于放置底部伸缩板8，且在凹槽内有方形小槽102，用于适应底部伸缩板8的形状(即用于放置底部伸缩板8中底部伸缩板滑块801尾部伸出段和底部伸缩板滑块固定螺栓803)，侧边有用于固定侧板的孔位101。
所述的左前侧板2和左后侧板3为大小相同的两块侧板，利用前后左侧板固定螺栓14将其与底板1相连接，作为固定侧板，用以与其他侧板共同形成模型试样的制样腔室。
所述的右前侧板4和右后侧板5为大小相同的两块侧板，利用前后右侧板固定螺栓15将其与底板1相连接，作为固定侧板，用以与其他侧板共同形成模型试样的制样腔室。此外，两块侧板侧边均带有侧部伸缩板定位柱401，用以固定侧部伸缩板9。
所述的左侧板6利用左侧板固定螺栓16将其与左前侧板2、左后侧板3和底板1相连接，作为固定侧板，用以与其他侧板共同形成模型试样的制样腔室。
所述的右侧板7利用右侧板固定螺栓17将其与右前侧板4、右后侧板5和底板1相连接，作为固定侧板，用以与其他侧板共同形成模型试样的制样腔室。
所述的底部伸缩板8放置在底板1上的凹槽内。底部伸缩板8带有底部伸缩板滑块801，底部伸缩板滑块801可在底部伸缩板滑槽802 内进行滑动，在组装模具的时候，将底部伸缩板滑块801滑到顶端(即将底部伸缩板滑块801滑到最大距离)，利用底部伸缩板滑块固定螺栓 803将其进行固定，并在底部伸缩板滑块801滑出之后的空隙处放置填充块22；在法向加载和切向加载试验过程中，可根据具体侧限需要，将底部伸缩板滑块801滑动到所要求的位置，并用底部伸缩板滑块固定螺栓803将其进行固定。底部伸缩板8底部侧面有底部伸缩板固定孔位804，利用底部伸缩板固定螺栓18将其与侧部伸缩板9相固定。底部伸缩板8底部正面带有与模型试样相连接的加固筋805，用以与模型试样能够可靠的连接。
所述的侧部伸缩板9分为前侧伸缩板和后侧伸缩板两块大小相同的伸缩板，对称放置在底板1两侧。侧部伸缩板9带有侧部伸缩板滑块901，侧部伸缩板滑块901可在侧部伸缩板滑槽902内进行滑动，在组装模具的时候，将侧部伸缩板滑块901滑到顶端(即将侧部伸缩板滑块901滑到最大距离)，利用侧部伸缩板滑块固定螺栓903将其进行固定，并在与底板1之间的空隙内放置固定尺寸的填充块10；在法向和切向加载试验过程中，可根据具体侧限需要，将侧部伸缩板滑块 901滑动到所要求的位置，并用侧部伸缩板滑块固定螺栓903将其进行固定。侧部伸缩板9底部有侧部伸缩板定位孔904，与右前侧板4 和右后侧板5的定位柱相连接，达到固定侧部伸缩板9的目的。侧部伸缩板9底部侧面有固定底部伸缩板的孔位905，设置在侧部伸缩板9 底部侧面左侧；侧部伸缩板9底部侧面有固定顶部伸缩板的孔位906，设置在侧部伸缩板9底部侧面右侧。侧部伸缩板9底部正面带有与模型试样相连接的加固筋907，用以与模型试样能够可靠的连接。
所述的顶部伸缩板11利用顶部伸缩板固定螺栓21，通过顶部伸缩板固定孔位1104将其与侧部伸缩板9相固定。顶部伸缩板11带有顶部伸缩板滑块1101，顶部伸缩板滑块1101可在顶部伸缩板滑槽1102 内进行滑动，在拼装模具的时候，将顶部伸缩板滑块1101滑到底端(即将顶部伸缩板滑块1101保持未滑出的状态)，并用顶部伸缩板滑块固定螺栓1103将其固定，以保证试样和软弱夹层浇筑的顺利进行；在法向和切向加载试验过程中，可根据具体侧限需要，将顶板伸缩板滑块 1101滑动到所要求的位置，并用顶部伸缩板滑块固定螺栓1103将其进行固定。顶部伸缩板11底部正面带有与模型试样相连接的加固筋 1105，用以与模型试样能够可靠的连接。
所述的左侧结构面面板12为左侧试样的结构面面板，左侧结构面面板12两侧带有固定孔位1201，利用左侧结构面面板固定螺栓19将左侧结构面面板12固定在填充块10上。
所述的右侧结构面面板13为右侧试样的结构面面板，右侧结构面面板13两侧带有固定孔位1301，利用右侧结构面面板固定螺栓20将右侧结构面面板13固定在填充块10上。
现在以制作含有软弱夹层且具有多侧限约束形式的结构面为例，其尺寸大小为100mm×100mm×210mm的试样，软弱夹层厚度为10mm，本次实施例中，竖向和剪切向的约束条件均为二对侧侧限约束(上下两侧面侧限约束)，二对侧自由(前后二侧面自由)。结合附图详细说明本发明的实施方案：
(1)选择结构面面板形态。根据试验测试要求，选择相应结构面面板形貌。
(2)底板1放置。将底板1放置于找平的地面上。
(3)左前侧板2、左后侧板3、右前侧板4和右后侧板5的安装。将四块侧板分别放置在底板1两侧的凹槽内，利用前后左侧板固定螺栓14和前后右侧板固定螺栓15将四块侧板固定在底板1上。
(4)左侧板6和右侧板7的安装。将左侧板6通过左侧板固定螺栓16与左前侧板2、左后侧板3和底板1相固定，将右侧板7通过右侧板固定螺栓17与右前侧板4、右后侧板5和底板1相固定。
(5)底部伸缩板8的安装。将底部伸缩板滑块801滑到顶端(即将底部伸缩板滑块801滑到最大距离)，利用底部伸缩板滑块固定螺栓 803将其进行固定，然后将底部伸缩板8放入底板1上部的凹槽内，并在底部伸缩板滑块801滑出之后的空隙处放置填充块22，然后在底部伸缩板滑块801和填充块22表面上铺上一层隔离膜，防止底部伸缩板滑块801与填充块22与试样浇筑杂一起，达到隔离的效果。
(6)侧部伸缩板9的安装。将侧部伸缩板9放置在底板1两侧的凹槽内，且通过侧部伸缩板定位孔904与右前侧板4和右后侧板5的侧部伸缩板定位柱401相连接，达到固定侧部伸缩板9的作用，接着将侧部伸缩板滑块901滑到顶端(即将侧部伸缩板滑块901滑到最大距离)，利用侧部伸缩板滑块固定螺栓903将其进行固定，并在与底板 1之间的空隙内放置固定尺寸的填充块10。同时，利用底部伸缩板固定螺栓18将底部伸缩板8固定在侧部伸缩板9上。
(7)顶部伸缩板11的安装。将顶部伸缩板11利用顶部伸缩板固定螺栓21与侧部伸缩板9相连接，达到固定的目的。然后将顶部伸缩板滑块1101滑到底端(即将顶部伸缩板滑块1101保持未滑出的状态)，并用顶部伸缩板滑块固定螺栓1103将其固定，以保证试样和软弱夹层浇筑的顺利进行。
(8)左侧结构面面板12和右侧结构面面板13的安装。分别利用左侧结构面面板固定螺栓19和右侧结构面面板固定螺栓20将左侧结构面面板12和右侧结构面面板13固定在填充块10上。
(9)涂脱模剂。在组装好的制作模具的内表面涂一层涂膜剂，方便模具的拆除。
(10)浇筑试样材料。向制作模具中浇筑相应的岩石模拟材料。
(11)试样振捣密实及抹平处理。将浇筑好岩石模拟材料的模具进行振动密实，振动结束后进行表面抹平处理。
(12)拆除结构面面板。将浇筑好的试样连同模具一起养护至初凝强度，将左侧结构面面板和右侧结构面面板拆除。
(13)浇筑软弱夹层材料。将配制好的软弱夹层材料浇筑到结构面面板之间的空隙中。
(14)软弱夹层振捣密实及抹平处理。将浇筑好软弱夹层材料的模具进行振动密实，振动结束后进行表面抹平处理。
(15)拆模。将带有软弱夹层的结构面试样静置养护1d，拆除结构面制作模具。
(16)养护。将拆除模具后的带有软弱夹层的结构面试样放入专用养护室内进行养护。
(17)直剪试验中法向和剪切向加载约束条件设置。根据现场含有软弱夹层结构面的法向和切向加载情况下的约束条件，来确定直剪试验中法向和切向加载约束条件，本次实施例中，法向和剪切向加载的约束条件均为二对侧侧限约束(前后两侧面侧限约束)，二对侧自由 (上下二侧面自由)。
(18)调整伸缩板的滑块位置。根据实施例条件可知，由于前侧面和后侧面有侧限约束，把前后侧部伸缩板滑块901滑到顶端(即将侧部伸缩板滑块901滑到最大距离)，实现前后二侧面的约束；把底部伸缩板滑块801滑到底端，把顶部伸缩板滑块1101滑到底端(即将顶部伸缩板滑块1101保持未滑出的状态)，形成上下二侧面无约束状态。
(19)法向加载试验。把调整好的调整伸缩板的含有软弱夹层的结构面试样放入直剪仪中进行竖向加载，并记录加载荷载和竖向变形。
(20)切向加载试验。由于剪切向的约束条件和法向加载的约束条件一样，故完成法向加载试验后，进行上盘结构面的固定，接着对下盘结构面施加水平荷载，直至发生剪切面破坏，测试过程结束，并记录相应的水平向荷载和切向变形。
(21))更换步骤(1)中的结构面面板和相应的步骤(17)中法向和剪切向加载约束条件，重复步骤(2)-(20)可实现不同类型的含有软弱夹层结构面试样的制作和不同约束条件下的软弱夹层结构面直剪试验。

Claims (4)

1.一种含有软弱夹层且具有多种侧限约束形式的一体化结构面试样的制作方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)选择结构面面板形态，根据试验测试要求，选择相应结构面面板形貌；
(2)底板放置，将底板放置于找平的地面上；
(3)左前侧板、左后侧板、右前侧板和右后侧板的安装，将四块侧板分别放置在底板两侧的凹槽内，将四块侧板固定在底板上；
(4)左侧板和右侧板的安装，将左侧板与左前侧板、左后侧板和底板相固定，将右侧板与右前侧板、右后侧板和底板相固定；
(5)底部伸缩板的安装，将底部伸缩板滑块滑到顶端，即将底部伸缩板滑块滑到最大距离，将其进行固定，然后将底部伸缩板放入底板上部的凹槽内，并在底部伸缩板滑块滑出之后的空隙处放置填充块，然后在底部伸缩板滑块和填充块表面上铺上一层隔离膜，防止底部伸缩板与填充块与试样浇筑杂一起，达到隔离的效果；
(6)侧部伸缩板的安装，将侧部伸缩板放置在底板两侧的凹槽内，且通过侧部伸缩板定位孔与右前侧板和右后侧板的侧部伸缩板定位柱相连接，达到固定侧部伸缩板的作用，接着将侧部伸缩板滑块滑到顶端，即将侧部伸缩板滑块滑到最大距离，将其进行固定，并在与底板之间的空隙内放置固定尺寸的填充块；同时，将底部伸缩板固定在侧部伸缩板上；
(7)顶部伸缩板的安装，将顶部伸缩板与侧部伸缩板相连接，达到固定的目的，然后将顶部伸缩板滑块滑到底端，即将顶部伸缩板滑块保持未滑出的状态，并将其固定，以保证试样和软弱夹层浇筑的顺利进行；
(8)左侧结构面面板和右侧结构面面板的安装，将左侧结构面面板和右侧结构面面板固定在填充块上；
(9)涂脱模剂，在组装好的制作模具的内表面涂一层涂膜剂，方便模具的拆除；
(10)浇筑试样材料，向制作模具中浇筑相应的岩石模拟材料；
(11)试样振捣密实及抹平处理，将浇筑好岩石模拟材料的模具进行振动密实，振动结束后进行表面抹平处理；
(12)拆除结构面面板，将浇筑好的试样连同模具一起养护至初凝强度，将左侧结构面面板和右侧结构面面板拆除；
(13)浇筑软弱夹层材料，将配制好的软弱夹层材料浇筑到结构面面板之间的空隙中；
(14)软弱夹层振捣密实及抹平处理，将浇筑好软弱夹层材料的模具进行振动密实，振动结束后进行表面抹平处理；
(15)拆模，将带有软弱夹层的结构面试样静置养护1d，拆除结构面制作模具，保留底部伸缩板、侧部伸缩板和顶部伸缩板；
(16)养护，将拆除模具后的带有软弱夹层的结构面试样放入专用养护室内进行养护。
2.如权利要求1所述的含有软弱夹层且具有多种侧限约束形式的一体化结构面试样的制作方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤；
(17)直剪试验中法向和剪切向加载约束条件设置，根据现场含有软弱夹层结构面的法向和切向加载情况下的约束条件，来确定直剪试验中法向和切向加载约束条件，法向和剪切向加载的约束条件均为二对侧侧限约束，即前后两侧面侧限约束；二对侧自由，即上下二侧面自由；
(18)调整伸缩板的滑块位置，由于前侧面和后侧面有侧限约束，把前后侧部伸缩板滑块滑到顶端，即将侧部伸缩板滑块滑到最大距离，实现前后二侧面的约束；把底部伸缩板滑块滑到底端，把顶部伸缩板滑块滑到底端，即将顶部伸缩板滑块保持未滑出的状态，形成上下二侧面无约束状态；
(19)法向加载试验，把调整好的调整伸缩板的含有软弱夹层的结构面试样放入直剪仪中进行竖向加载，并记录加载荷载和竖向变形；
(20)切向加载试验；由于剪切向的约束条件和法向加载的约束条件一样，故完成法向加载试验后，进行上盘结构面的固定，接着对下盘结构面施加水平荷载，直至发生剪切面破坏，测试过程结束，并记录相应的水平向荷载和切向变形。
3.如权利要求2所述的含有软弱夹层且具有多种侧限约束形式的一体化结构面试样的制作方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤；
(21)更换步骤(1)中的结构面面板和相应的步骤(17)中法向和剪切向加载约束条件，重复步骤(2)-(20)可实现不同类型的含有软弱夹层结构面试样的制作和不同约束条件下的软弱夹层结构面直剪试验。
4.如权利要求1～3之一所述的含有软弱夹层且具有多种侧限约束形式的一体化结构面试样的制作方法，其特征在于，所述步骤(3)中，将四块侧板分别放置在底板两侧的凹槽内，利用前后左侧板固定螺栓和前后右侧板固定螺栓将四块侧板固定在底板上；
所述步骤(4)中，将左侧板通过左侧板固定螺栓与左前侧板、左后侧板和底板相固定，将右侧板通过右侧板固定螺栓与右前侧板、右后侧板和底板相固定；
所述步骤(5)中，将底部伸缩板滑块滑到顶端，即将底部伸缩板滑块滑到最大距离，利用底部伸缩板滑块固定螺栓将其进行固定；
所述步骤(6)中，将侧部伸缩板放置在底板两侧的凹槽内，且通过侧部伸缩板定位孔与右前侧板和右后侧板的侧部伸缩板定位柱相连接；利用侧部伸缩板滑块固定螺栓将侧部伸缩板滑块进行固定；同时，利用底部伸缩板固定螺栓将底部伸缩板固定在侧部伸缩板上；
所述步骤(7)中，将顶部伸缩板利用顶部伸缩板固定螺栓与侧部伸缩板相连接，用顶部伸缩板滑块固定螺栓将顶部伸缩板滑块固定；
所述步骤(8)中，分别利用左侧结构面面板固定螺栓和右侧结构面面板固定螺栓将左侧结构面面板和右侧结构面面板固定在填充块上。
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