CN110181665B - 一种制作预制隧道模型试块的模具及方法 - Google Patents

Abstract

本公开提出了一种制作预制隧道模型试块的模具及方法，包括：模具本体、隧道模型、隧道支架及角度调整支架，所述隧道模型的形状与所述隧道支架内部的形状相一致，能够插入所述隧道支架及模具本体内部，所述角度调整支架用于将隧道支架与模具本体相固定；其中，所述隧道支架上设有第一定位装置，用于调整隧道模型深度，所述模具本体上设置有第二定位装置，用于调整隧道模型所在位置，所述角度调整支架与隧道支架相配合，调整隧道模型的角度。利用该套模具和方法可以制备出可用于制作不同位置、不同深度、不同角度预制隧道等比例缩小的模型，具有操作简单、可重复使用、批量生产等特点，大大提高了试验效率。

Description

一种制作预制隧道模型试块的模具及方法

技术领域

本公开涉及隧道模型技术领域，特别是涉及一种制作预制隧道模型试块的模具及方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，国家在基础建设上的投入越来越多，作为基础建设的一部分，隧道工程也显得越来越重要。受地形、地质、施工条件等影响，现场研究隧道存在一定难度，因此与隧道工程相关的模型试验成为了研究隧道的重要方式之一。通过在实验室制作等比例缩小的含预制隧道的试块模型，就可以在实验室模拟实际工程的真实工况，再通过模拟试验，可以方便地研究与隧道相关的课题。

发明人在研究中发现，现阶段与隧道相关的小型模型试验，只能制作单一方向、单一深度的隧道模型，而实际研究中，往往需要模拟各种工况下在立方体试块内不同位置、不同深度、不同角度的隧道，这就使得目前普遍采用的制作方法不能满足要求。

此处的位置、深度及角度是隧道相对与立方体试块的表面而言的。深度是指隧道孔洞进入立方体试块的深度；角度是相对于试块表面的角度；位置是在试块表面上的位置。

发明内容

本说明书实施方式的目的是提供一种制作预制隧道模型试块的模具，该模型可以根据试验需要自行调整预制隧道的位置、深度、角度，从而更合理地模拟真实工程中的隧道工况。

本说明书实施方式提供一种制作预制隧道模型试块的模具，通过以下技术方案实现：

包括：

模具本体、隧道模型、隧道支架及角度调整支架，所述隧道模型的形状与所述隧道支架内部的形状相一致，能够插入所述隧道支架及模具本体内部，所述角度调整支架用于将隧道支架与模具本体相固定；

其中，所述隧道支架上设有第一定位装置，用于调整隧道模型深度，所述模具本体上设置有第二定位装置，用于调整隧道模型所在位置，所述角度调整支架与隧道支架相配合，调整隧道模型的角度。

本说明书实施方式还提供一种制作预制隧道模型试块的模具的方法，通过以下技术方案实现：

包括：

将隧道模型插入隧道支架中，利用隧道支架上的第一定位装置调整隧道模型的深度；

将隧道支架与角度调整支架利用固定装置固定后，利用设置在模具本体上第二定位装置调整隧道位置，将角度调整支架与隧道支架相配合，调整隧道模型的角度；

在模具本体内部以及隧道模型上均匀涂上脱模剂，在模具本体中倒入水泥砂浆，并充分振捣，振捣完成后放置于阴凉通风处，等待初凝；

初凝结束，拆下角度调整支架与隧道支架，再将隧道模型拔出，待试块终凝，将试块脱模取出，放入养护箱中养护。

与现有技术相比，本公开的有益效果是：

本公开为一种可用于制作预制隧道的水泥砂浆试块的模具和方法。其中隧道模型、隧道支架、角度调整支架、模具本体制作简单，使用寿命长，利用该套模具和方法可以制备出可用于制作不同位置、不同深度、不同角度预制隧道等比例缩小的模型，具有操作简单、可重复使用、批量生产等特点，大大提高了试验效率。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为本公开实施例子的隧道支架、角度调整支架、模具本体组装后的示意图；

图2为本公开实施例子的隧道支架的轴测图；

图3为本公开实施例子的隧道模型的轴测图；

图4为本公开实施例子的角度调整支架的正视图；

图5为本公开实施例子的角度调整支架的侧视图；

图6为本公开实施例子的角度调整支架的俯视图；

图7为本公开实施例子的角度调整支架的轴测图；

图8为本公开实施例子的模具本体的轴测图；

图9为本公开实施例子的隧道支架与角度调整支架组装后的示意图；

图中，1-隧道模型；2-隧道支架；3-定位螺母；4-万向铰；5-固定螺母；6-竖杆；7-横杆；8-模具本体；9-翼缘；10-螺孔；11-螺母。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例子一

该实施例子公开了一种制作预制隧道模型试块的模具，为用于制作不同位置、不同深度、不同角度预制隧道的水泥砂浆试块的模具，包括模具本体、隧道模型1、隧道支架2、角度调整支架。

在一实施例子中，隧道支架的具体结构参见附图2所示，隧道支架包括圆柱与球，圆柱位于球的正上方，在圆柱与球相接后在圆柱与球的中间位置设置有一个贯穿整体的隧道孔洞，隧道模型与隧道支架内部形状完全吻合。

上述圆柱与球的中间位置设置有一个贯穿整体的隧道孔洞，该孔洞为利用机器设备将实心的圆柱与球的中间打开，或者，圆柱及球为空心圆柱，具体为利用模型制作已经开有孔的圆柱及球。

在一实施例子中，隧道支架的圆柱体上设有第一定位装置，该第一定位装置为设置在隧道支架的圆柱体上的一个内螺纹孔及定位螺母3，在隧道模型插入隧道支架后，调整隧道模型的深度，拧紧隧道支架上的定位螺母，将隧道模型固定住将两者固定在一起。

隧道模型没有开孔，拧紧定位螺母的目的是为了让螺母顶在隧道模型上，从而夹紧隧道模型，固定住它的深度。具体的深度是通过固定上下位置来调整的。

在一实施例子中，隧道模型的结构参见附图3所示，为一空心圆柱体，材质由铸铁材料加工而成，制作简单，可重复使用。隧道模型穿入隧道支架及模具本体。

在一实施例子中，角度调整支架的结构参见附图4-7所示，角度调整支架为调整隧道模型的角度，是由一个万向铰4与两条横杆7、两条竖杆6焊接而成，其中万向铰固定在球体的外部，万向铰的两端分别设置有固定螺母5，利用固定螺母将万向铰固定在球体的外部，每侧万向铰的中部位置分别设置有两个竖杆，位于万向铰同侧的两个竖杆与一个横杆相连，竖杆与横杆垂直布置，两条横杆平行布置在模具本体的上方的翼缘上。横杆的两端分别开设有螺孔。

角度调整支架与隧道支架通过角度调整支架上的万向铰与隧道支架上的球体相连，在调整好所需的隧道的角度后，拧紧万向铰上的四个螺母，固定隧道模型的角度，所述角度调整支架的两个横杆两端共设有四个螺孔。

当然，同侧布置的竖杆的数量优选为两条，为了实现更好的支撑效果，也可为三条或四条，每侧万向铰所布置的竖杆的数量相等。

在一实施例子中，模具本体8的结构参见附图8所示，该模具本体上口边缘处设置有翼缘9，翼缘上有与角度调整支架横杆上的螺孔相对应的螺孔，为了方便调整隧道的位置，在翼缘上设置有多个螺孔10，模具本体与角度调整支架横杆通过螺母11固定在一起，螺母将翼缘上的螺孔与横杆上的螺孔进行固定。

在本公开的实施例中，在模具本体上侧翼缘位置设有多个螺孔即为定位孔，用于定位隧道模型所在位置；在所述隧道支架上设有一个定位孔和与之对应的定位螺母，用于定位隧道模型的深度；角度调整支架用于固定隧道支架的角度，从而固定隧道模型的角度。

其中，模具本体上翼缘位置的定位孔与角度调整支架两端定位孔对应，用于确定不同的隧道位置。

具体的，此处角度调整支架两端的定位孔是横杆上的定位孔。确定隧道位置是通过水平移动角度调整支架，使其横杆上的定位孔与模具本体上翼缘位置的定位孔对应，拧上螺栓后便可定位。

隧道支架设有一个内螺纹孔，用于自由控制定位隧道模型的深度；隧道支架下部球体与角度调整支架固定，调整不同的隧道角度。

具体的，将隧道模型与隧道支架组装好后，把它们放入角度调整支架上。由于万向铰的存在，可以自由调整隧道支架的角度，从而可以自由调整隧道模型的角度。调整好角度之后，拧紧万向铰的螺母，从而固定住隧道模型的角度，不至于在制作试块的过程中松动，而发生角度的改变。

模具本体、隧道模型、隧道支架、角度调整支架根据试验需要组合完成后，参见附图1、9所示，在模具本体内表面涂上脱模剂，再在模具本体内加入水泥砂浆，分层振荡之后放置于阴凉通风处等待初凝，到达初凝时间后再拆下隧道模型、隧道支架、角度调整支架，等到终凝结束后，再脱去模具本体，将试块放于养护箱中养护，用于试验使用。

本公开提供了一种可用于制作预制隧道的水泥砂浆试块的模具，其中隧道模型、隧道支架、角度调整支架由铸铁材料加工而成，制作简单，使用寿命长，模具本体由塑料制成，价格便宜。利用该套模具和方法可以制备出可用于制作不同位置、不同深度、不同角度预制隧道等比例缩小的模型，具有操作简单、可重复使用、批量生产等特点，大大提高了试验效率。

在一工程实例中，该模具包括模具本体、隧道模型、隧道支架、角度调整支架。

模具本体尺寸为150mm*150mm*150mm的无盖模具本体，模具上方有宽度为15mm的翼缘，翼缘上有多个螺孔。隧道支架是由一个圆柱体和一个球体组合而成，圆柱体直径40mm，高度20mm，球体直径60mm，两者固定在一起，在圆柱形中间沿轴线方向钻一个隧道孔洞，隧道孔洞大小与隧道模型横截面大小完全吻合，正好插入；并在圆柱体中间位置钻一个直径4.50mm的螺孔，拧入定位螺母用于固定隧道模型的深度。角度调整支架由一个万向铰与两条横杆、两条竖杆焊接而成，万向铰两侧分别有两个螺母，横杆两端分别钻有直径为4.50mm的螺孔，用于将支架与模具本体固定在一起。

实施例子一

该实施例子公开了一种制作预制隧道模型试块的模具的方法，步骤如下：

(1)将隧道模型插入隧道支架中，拧紧隧道支架上的定位螺母，调整隧道模型的深度。

(2)将隧道支架与角度调整支架按如图1所示用螺母与螺帽固定好安装好，虚拧万向铰上的四个螺母，调整好隧道位置，拧紧角度调整支架与模具本体翼缘之间的的四个螺母。

(3)调整好隧道模型的角度与深度后，再将万向铰上的四个螺母拧紧。

(4)在模具本体内部以及隧道模型上均匀涂上脱模剂。

(5)在模具本体中倒入水泥砂浆，并放置于振动台上充分振捣。

(6)振捣完成后放置于阴凉通风处，等待初凝。

(7)初凝结束之后拧开隧道支架上的定位螺母，拔出隧道模型，再拆下角度调整支架与隧道支架。

(8)待砂浆终凝后，将试块脱模取出，放入养护箱中养护，养护完成后可用于相关试验。

本公开隧道模型与所述隧道支架内部孔洞形状完全吻合，通过隧道支架上的定位螺母固定隧道的深度，所述隧道支架与所述角度调整支架通过万向铰两端四个螺母固定隧道角度，所述模具本体上部翼缘处设置有螺孔，所述角度调整支架横杆两端设置有螺孔，两者通过螺母固定；本公开通过调整隧道支架与角度调整支架可以自由固定隧道模型的位置、深度和角度，操作方便。

可以理解的是，在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“另一实施例”、“其他实施例”、或“第一实施例～第N实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种制作预制隧道模型试块的模具，其特征是，包括：

模具本体、隧道模型、隧道支架及角度调整支架，所述隧道模型的形状与所述隧道支架内部的形状相一致，能够插入所述隧道支架及模具本体内部，所述角度调整支架用于将隧道支架与模具本体相固定；

其中，所述隧道支架上设有第一定位装置，用于调整隧道模型深度，所述模具本体上设置有第二定位装置，用于调整隧道模型所在位置，所述角度调整支架与隧道支架相配合，所述角度调整支架上万向铰的存在，自由调整隧道支架的角度，从而自由调整隧道模型的角度。

2.如权利要求1所述的一种制作预制隧道模型试块的模具，其特征是，所述隧道支架包括圆柱与球，圆柱位于球的正上方，在圆柱与球相接后在圆柱与球的中间位置设置有一个贯穿整体的隧道孔洞，隧道模型与隧道支架内部形状完全吻合。

3.如权利要求1所述的一种制作预制隧道模型试块的模具，其特征是，所述隧道支架的圆柱上设有第一定位装置，该第一定位装置为设置在隧道支架的圆柱上的一个内螺纹孔及定位螺母，在隧道模型插入隧道支架后，拧紧隧道支架上的定位螺母，调整隧道模型的深度。

4.如权利要求1所述的一种制作预制隧道模型试块的模具，其特征是，所述隧道模型的为一空心圆柱体，材质由铸铁材料加工而成，隧道模型穿入隧道支架及模具本体。

5.如权利要求1所述的一种制作预制隧道模型试块的模具，其特征是，所述角度调整支架由一个万向铰与两条横杆、两条竖杆焊接而成，其中所述万向铰固定在球体的外部，万向铰的两端分别设置有固定螺母，利用固定螺母将成对的万向铰固定在球体的外部，位于万向铰同侧的两个竖杆与一个横杆相连，竖杆与横杆垂直布置。

6.如权利要求5所述的一种制作预制隧道模型试块的模具，其特征是，两条横杆平行布置在模具本体的上方的翼缘上，横杆的两端分别开设有螺孔。

7.如权利要求1所述的一种制作预制隧道模型试块的模具，其特征是，所述模具本体上口边缘处设置有翼缘，所述第二定位装置为翼缘上与角度调整支架横杆上的螺孔相对应的螺孔，模具本体与角度调整支架横杆通过螺母固定在一起。

8.如权利要求7所述的一种制作预制隧道模型试块的模具，其特征是，在翼缘上设置有多个螺孔。

9.如权利要求1所述的一种制作预制隧道模型试块的模具，其特征是，所述模具本体由塑料制成。

10.一种制作预制隧道模型试块的模具的方法，其特征是，包括：

将隧道模型插入隧道支架中，利用隧道支架上的第一定位装置调整隧道模型的深度；

将隧道支架与角度调整支架利用固定装置固定后，利用设置在模具本体上第二定位装置调整隧道位置，将角度调整支架与隧道支架相配合，角度调整支架上万向铰的存在，自由调整隧道支架的角度，从而自由调整隧道模型的角度；

在模具本体内部以及隧道模型上均匀涂上脱模剂，在模具本体中倒入水泥砂浆，并充分振捣，振捣完成后放置于阴凉通风处，等待初凝；

初凝结束，拆下角度调整支架与隧道支架，再将隧道模型拔出，待试块终凝，将试块脱模取出，放入养护箱中养护。

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