CN109808045A - 一种可控节理式类岩石浇铸模具装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可控节理式类岩石浇铸模具装置及使用方法，该装置包括模具本体、旋转组件和插片，所述模具本体为底部密封顶部开口的筒状结构，且所述模具本体的两侧侧壁上分别设有调节槽组，所述调节槽组包括沿高度方向依次间隔分布的多个调节槽，所述旋转组件旋转安装在位于所述调节槽外侧的所述模具本体的侧壁上，所述插片的一端自调节槽伸入到所述模具本体的内部，所述插片的另一端安装在旋转组件上，所述旋转组件用于旋转调节所述插片相对于所述模具本体的倾角。本发明形成的类岩石样本节理样式及倾角更加多样化，样本更加符合实际情况，所得结果更加准确。制作方式也更加简单，样本不易损坏。

Description

一种可控节理式类岩石浇铸模具装置及使用方法

技术领域

本发明涉及模具技术领域，尤其涉及一种可控节理式类岩石浇铸模具装置及使用方法。

背景技术

岩石和类岩石材料中存在大量原生节理裂隙等结构弱面，在外部荷载和扰动作用下，岩石和类岩石材料中原生节理裂隙极易扩展发育，最终造成材料的破坏。同时，节理等结构弱面的存在使得岩石和类岩石材料的整体力学特性(强度、刚度等)明显下降。因此，内含复杂节理的岩石及类岩石试样的制备及其力学性质研究对于岩土工程、矿业工程等相关领域都有重要意义。

对类岩石试样进行直接压缩、拉伸试验是获取岩石力学特性的重要方式，而如何制作具有复杂节理的类岩石试样一直是个比较难解决的问题，在类岩石试样的制作过程中，由于一般是先制作一个标准的类岩石试样再在其上切割出所需要的节理样式、倾角以及条数，这种制作方法不但需要付出大量的精力在后期的节理样式的处理上，而且由于类岩石试样在切割过程中易于损坏，这将大大增加了实验人员的制作成本。并且在对试样进行节理的切割过程，会使试样产生附加的裂痕，导致实验结果与理论值也会有较大偏差。

为了克服上述缺陷，目前出现了一些在浇筑试件前就可以改变节理样式、倾角以及条数的模具，比如：中国专利申请号为2011104228865公开的一种制作类岩石试块裂隙面的模具以及2016103067591公开的制作半圆盘带裂隙面的类岩石试件的模具，这两个文献公开的技术工作原理相近，都是通过插片在模具圆筒内围绕筒的轴线旋转来实现的，这样制作出来的裂隙面都与筒轴线平行，只是改变了节理的倾向，无法做不同倾角的裂隙面，使得模具的使用大大受限制。

为了可以改变裂隙面的倾角，中国专利申请号2017107008510公开了一种一种类岩石材料标准试样断续组合裂纹加工模具，该模具通过在所述内圆槽的内壁前后两边对称内嵌有不同规格的两个带矩形宽槽的有轨滑块，使用时通过带矩形宽槽的滑块的排列组合可预制不同间距和相对角度的断续组合裂纹。该技术在取得积极效果同时带来以下几个缺陷：一是因为需要带矩形宽槽滑块的排列组合实现目的，要想实现连续角度，就得事先准备不同规格的滑块，所以结构复杂，操作有难度，不易实施；所生成的节理角度与数量之间会有较大制约，当角度较大时就会大大限制同一竖直方向节理的个数；二是在浇筑完成后，需要先拆卸试件外围的框模，取下类岩石试样，然后再拔出矩形钢片，这样筒拆除以后，试件外面没有约束，再拔出钢片，做出来的裂隙有受破坏的可能。

发明内容

本发明主要是解决现有技术中所存在的技术问题，从而提供一种试样节理多样、实验结果准确度高的可控节理式类岩石浇铸模具装置及使用方法。本浇铸模具旨在可以同时根据需要产生倾向和倾角，在采用该装置后类岩石试样的节理样式和倾角可以根据实验人员需求进行选择，在节理样式和倾角的选择上更多样，在试样节理的制作过程中，由于模具的易于拆卸，形成节理的铁片形式多样，且铁片的倾角可控使得试样节理更加多样，试样的实验所得数据更加合理，更接近于真实的数据。

名词解释：

由于本发明中的套筒侧壁为竖向放置的弧面，故为方便理解与操作，在本发明中倾角为结构面向圆柱体内与圆柱外壁曲面的夹角，倾向是以圆柱轴向方向顺时针旋转角度本发明技术方案中中倾角应为结构面向圆柱体内与圆柱外壁曲面的夹角，倾向是以圆柱轴向方向顺时针旋转角度。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

本发明提供的可控节理式类岩石浇铸模具装置，其包括模具本体、多个旋转组件和插片，所述模具本体为底部密封顶部开口的筒状结构，且所述模具本体的侧壁上开设有多个不同倾向的凹槽，每个凹槽所处的模具本体的侧壁上旋转安装有与凹槽倾向一致的旋转组件，所述插片的一端自凹槽伸入到所述模具本体的内部，所述插片的另一端安装在旋转组件上，所述旋转组件用于旋转调节所述插片相对于所述模具本体的倾角。

进一步地，所述模具本体由两个半圆柱模体相互围合而成，每个所述半圆柱模体上均设有多组旋转支架，每组所述旋转支架一一对应地设置所述凹槽的外侧，所述旋转组件旋转连接在所述旋转支架上。

进一步地，每个所述旋转组件包括转轴、托架和插槽，所述转轴对称设置在所述托架的两侧，且所述转轴旋转安装在所述旋转支架上，所述插槽设置在所述托架的中间位置处，所述插片的一端依次穿过所述插槽和凹槽后伸入到所述模具本体的内部。

进一步地，所述凹槽的个数与待制作岩石试样的裂隙数相同。

进一步地，所述托架的内侧还设有密封件，所述密封件为塑料薄膜。

进一步地，所述插片的另一端还设有挡片，所述挡片与所述托架的形状相配合。

进一步，所述的旋转支架是在模具本体上设有成对的支撑臂，支撑臂前端设有轴孔，旋转组件通过转轴和轴孔旋转连接在所述旋转支架上。

进一步，在旋转支架一端的支撑臂轴孔周圈设有刻度表，转轴的轴端设有指针标记。

进一步地，所述旋转支架的另一端还设有用于锁紧旋转组件的锁紧螺钉。

本发明的可控节理式类岩石浇铸模具装置的使用方法，其包括以下步骤：

S1、将模具组装完成后，将插片穿过插槽和凹槽伸入模具内，然后根据待制作岩石试样需要裂隙的倾角调整旋转组件上每个插片的角度并锁紧固定；

S2、将制备好的浇筑液注入到模具本体中；

S3、将浇筑好的试件进行静置；

S4、当岩石试样达到初凝强度时将插片抽出，然后拆分模具本体；

S5、将岩石试样静置至满足既定强度，制备完成。

本发明的有益效果在于：

1)、本发明设置的凹槽满足了节理的倾向，通过设置在凹槽外侧的旋转组件的旋转带动插入凹槽的插片在模具内翻转，从而得到不同倾角的节理，这样可根据实验需求产生节理倾角和倾向，形成的类岩石试样节理样式及倾角更加多样化，由实验所得出的相应的实验数据与理论值更加接近，与试样理论情况更接近，试样更加符合实际情况，所得结果更加准确。

2)、本发明在使用完毕时，先把插片抽出来，再拆卸模具，这样插片在拔出来之前，试样收到模具的约束，减少试样因抽出插片被破坏的可能，保留了试样的完整性。

3)、制作方式也更加简单，试样不易损坏，在节理样式的形成上，插片样式的选择更加多元化，可根据自己的意愿或实验要求进行选择。

4)、可反复循环使用，成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的可控节理式类岩石浇铸模具装置实施例一的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是本发明的可控节理式类岩石浇铸模具装置的半圆柱模体的结构示意图；

图4是本发明的可控节理式类岩石浇铸模具装置的旋转组件的结构示意图；

图5是本发明的可控节理式类岩石浇铸模具装置的插片的结构示意图。

图6是本发明的可控节理式类岩石浇铸模具装置的刻度表的分布位置图。

图7是本发明的可控节理式类岩石浇铸模具装置实施例二的结构示意图。

图中：1-模具本体，11-半圆柱模体，12-旋转支架，2-旋转组件，21-转轴，22-托架，23-插槽，3-插片，4-凹槽，41-倾斜凹槽，5-挡片，6-刻度表，7-锁紧螺钉。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例一：

参阅图1-2所示，本发明的可控节理式类岩石浇铸模具装置，其包括模具本体1、旋转组件2和插片3，模具本体1为底部密封顶部开口的筒状结构，且实施例一模具本体1的两侧侧壁上分别设有三个水平方向的凹槽4，凹槽4括沿高度方向依次间隔分布，插片3的一端自凹槽4伸入到模具本体1的内部，插片3的另一端安装在旋转组件2上，旋转组件2用于旋转调节插片3相对于模具本体1的倾角。本发明的插片3可以为铁片、铜片等。

参阅图3所示，模具本体1由两个半圆柱模体11相互围合而成，每个半圆柱模体11上均设有三组旋转支架12，三组旋转支架12一一对应地设置在三个凹槽4的外侧，旋转组件2旋转连接在旋转支架12上。本发明实施例中，半圆柱模体11的两侧可以延伸出来两块带有圆孔的固定板，通过螺栓进行两个半圆柱模体11的固定安装，这样可以在保证连接强度的前提下，方便了拆装和脱模。

参阅图4所示，每个旋转组件2包括一对转轴21、托架22和插槽23，一对转轴21对称设置在托架22的两侧，且转轴21旋转安装在旋转支架12上，插槽23设置在托架22的中间位置处，插片3的一端依次穿过插槽23和凹槽4后伸入到模具本体1的内部。本发明中，旋转组件2为刚性材质，两端的转轴21可以插入旋转支架12中，插槽23可插入插片3，从而使插片3可随旋转组件2一同旋转，浇筑后生成节理，其中，插片3的具体形状可根据需求进行定制。

参阅图5所示，为方便脱模时拔出插片3，插片3的另一端还设有挡片5，挡片5与托架22的形状相配合。参阅图2和图1所示，本发明的旋转支架12是在模具本体1上设有成对的支撑臂，支撑臂前端设有轴孔，旋转组件2通过转轴21和轴孔旋转连接在所述旋转支架12上。

从图6看出，在旋转支架12一端的支撑臂轴孔周圈设有刻度表6，转轴21的轴端设有指针标记，设置指针标记和刻度表6的目的是便于确定旋转组件2带动插片3转动的角度，方便观察倾角的调整量。本发明中，旋转支架12的另一端还设有锁紧螺钉7。当插片3的倾角调整完成后，可以旋转锁紧螺钉7锁紧固定旋转组件2。

实施例二：

实施例二与实施例一基本相同，也是在模具主体1上的两侧侧壁上设有三个凹槽4，与实施例一不同的是，中间一个凹槽4是倾斜凹槽41见图7)，也就是倾斜凹槽41的倾向与其余两个不一样，由于倾斜凹槽41倾向发生改变，使得与之配套的旋转组件2的转轴21的轴线与水平面所呈的角度不再是0度。因此，这个倾斜凹槽41中的插片3的初始倾向角度与其余两个凹槽4中的插片3初始倾向角度并不相同，从而可以形成的类岩石试样节理样式及倾角和倾向更加多样化。

上述两个实施例只是用来叙述理解本发明的技术方案，所以凹槽的倾向、凹槽的个数，凹槽的位置设置只是为了更加直观和便于画图，并不作为对保护范围的限制，在实际中，根据待制作岩石试样中节理的个数，节理之间的距离，节理的倾斜角和倾向，来决定凹槽的个数、凹槽倾向、凹槽的相互位置以及凹槽的位置，从而进一步确定需要多少套旋转组件。

本发明中，为了防止浇筑的浇筑液(如：混凝土材料)的溢出，在托架22的内侧还设有密封件，密封件为塑料薄膜。

本发明的可控节理式类岩石浇铸模具装置的使用方法，其包括以下步骤：

第一步：组装模具

首先选取平整的地面将两个半圆柱模体11紧密贴合在一起并固定；然后将旋转组件12固定在每个凹槽4所处的模具本体1侧壁上，在旋转组件12内侧贴上塑料薄膜防止浇筑的混凝土材料溢出；

第二步：将预制好的铁片分别从对应的旋转组件12的插槽23中插入穿过凹槽2伸入模具本体1内

第三步：根据需要分别旋转每组旋转组件12，使得每组旋转组件12带动各自的插片4转动，转动的角度由待制作岩石试样节理的倾角来决定，等插片转到所需的角度后用锁紧螺钉7锁紧固定旋转组件2，防止旋转组件2活动影响节理生成的准确性

第四步：将制备好的浇筑液注入到模具本体1中；

第五步：将浇筑好的岩石试样进行静置；

第六步：当岩石试样达到初凝强度时将插片3抽出，然后拆分模具本体1；

第七步：将岩石试样静置至满足既定强度，制备完成。

综上所述，本发明的优点在于：

1)、可根据实验需求产生节理倾角和倾向，形成的类岩石试样节理样式及倾角更加多样化，由实验所得出的相应的实验数据与理论值更加接近，与试样理论情况更接近，试样更加符合实际情况，所得结果更加准确。

2)、制作方式也更加简单，试样不易损坏，再节理样式的形成上，插片样式的选择更加多元化，可根据自己的意愿或实验要求进行选择。

3)、可反复循环使用，成本低。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种可控节理式类岩石浇铸模具装置，其特征在于，其包括模具本体、旋转组件和插片，所述模具本体为底部密封顶部开口的筒状结构，且所述模具本体的侧壁上开设有多个不同倾向的凹槽，每个凹槽所处的模具本体的侧壁上旋转安装有与凹槽倾向一致的旋转组件，所述插片的一端自凹槽伸入到所述模具本体的内部，所述插片的另一端安装在旋转组件上，所述旋转组件用于旋转调节所述插片相对于所述模具本体的倾角。

2.如权利要求1所述的可控节理式类岩石浇铸模具装置，其特征在于，所述凹槽的个数与待制作岩石试样的裂隙数相同。

3.如权利要求1所述的可控节理式类岩石浇铸模具装置，其特征在于，所述模具本体由两个半圆柱模体相互围合而成，每个所述半圆柱模体上均设有多组旋转支架，每组所述旋转支架一一对应地设置所述凹槽的外侧，所述旋转组件旋转连接在所述旋转支架上。

4.如权利要求3所述的可控节理式类岩石浇铸模具装置，其特征在于，每个所述旋转组件包括转轴、托架和插槽，所述转轴对称设置在所述托架的两侧，且所述转轴旋转安装在所述旋转支架上，所述插槽设置在所述托架的中间位置处，所述插片的一端依次穿过所述插槽和凹槽后伸入到所述模具本体的内部。

5.如权利要求4所述的可控节理式类岩石浇铸模具装置，其特征在于，所述托架的内侧还设有密封件，所述密封件为塑料薄膜。

6.如权利要求1所述的可控节理式类岩石浇铸模具装置，其特征在于，所述插片的另一端还设有挡片，所述挡片与所述托架的形状相配合。

7.如权利要求3所述的可控节理式类岩石浇铸模具装置，其特征在于，所述的旋转支架是在模具本体上设有成对的支撑臂，支撑臂前端设有轴孔，旋转组件通过转轴和轴孔旋转连接在所述旋转支架上。

8.如权利要求7所述的可控节理式类岩石浇铸模具装置，其特征在于，在旋转支架一端的支撑臂轴孔周圈设有刻度表，转轴的轴端设有指针标记。

9.如权利要求8所述的可控节理式类岩石浇铸模具装置，其特征在于，进一步地，所述旋转支架的另一端还设有用于锁紧旋转组件的锁紧螺钉。

10.一种如权利要求1-9任一所述的可控节理式类岩石浇铸模具装置的使用方法，其特征在于，其包括以下步骤：

S1、将模具组装完成后，将插片穿过插槽和凹槽伸入模具内，然后根据待制作岩石试样需要裂隙的倾角调整旋转组件上每个插片的角度并锁紧固定；

S2、将制备好的浇筑液注入到模具本体中；

S3、将浇筑好的试件进行静置；

S4、当试件达到初凝强度时将插片抽出，然后拆分模具本体；

S5、将试件静置至满足既定强度，制备完成。