CN110595862A - 一种实验用灌浆模具及灌浆方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种实验用灌浆模具及灌浆方法，涉及科研教学技术领域，主要目的是解决现有技术中存在的灌浆耗费人力、成功率低技术问题。该实验用灌浆模具，包括壳体、隔板和固定件，其中所述壳体为上端开口的中空结构，包括底板、对板和侧板，所述壳体的内部设置有用于容纳浆料的空腔，所述隔板的数量为至少一个，所述隔板沿平行于所述对板的平面活动设置在所述空腔内且所述隔板的左右两侧与所述侧板的内侧壁相抵接从而将空腔分隔为至少两个独立的腔室，所述固定件穿过所述对板并与位于所述空腔内的一个所述隔板可拆卸连接，从而使所述隔板与所述壳体固定连接起来。本发明通过固定件实现了对隔板的有效固定，用于科研以及实验中模拟地层结构。

Description

一种实验用灌浆模具及灌浆方法

技术领域

本发明涉及科研教学技术领域，尤其是涉及一种实验用灌浆模具及灌浆方法。

背景技术

现如今，随着国家科学技术不断进步发展，科研活动越来越多，科研手段也越来越趋向多样化，其中岩土类学科的研究手段主要有全尺寸实验研究方法、小尺寸实验研究(相似模型实验)方法和数值模拟研究方法。考虑到经济性和科学性的统一，目前国内岩土类外学者较多地采用小尺寸研究方法，其中，构筑相似分组岩土模型是小尺寸研究方法中最常用的一种，例如：为了研究金属采场地层的强度性质，避免采场垮塌，需要根据采场的实际情况选用不同配比的砂浆模拟矿石和填充体来构筑小尺寸模型(可以1:100构建)。也就是说，这类相似模型需要采用分组灌浆的方式来进行加工制作。

目前在分组灌浆过程中主要通过人力来固定挡板从而阻挡不同的砂浆之间混合，在砂浆全部灌装完成后且未干前将挡板抽出，这种灌浆方法要求在灌浆过程中始终保持挡板竖直的状态。由于灌浆过程中采用人力来进行控制，容易出现砂浆跑偏的问题，此时只能选择重新灌浆或者用更大的力气将砂浆顶回去，进而导致该加工方法不仅耗费人力，而且控制难度较高，劳动强度大，模型的成功率很低。

为了克服上述问题，需要研发出一种新型的灌浆模具和灌浆方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实验用灌浆模具及灌浆方法，以解决现有技术中存在的灌浆耗费人力、成功率低技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种实验用灌浆模具，包括壳体、隔板和固定件，其中所述壳体为上端开口的中空结构，包括底板、对板和侧板，所述壳体的内部设置有用于容纳浆料的空腔，所述隔板的数量为至少一个，所述隔板沿平行于所述对板的平面活动设置在所述空腔内且所述隔板的左右两侧与所述侧板的内侧壁相抵接从而将空腔分隔为至少两个独立的腔室，所述固定件穿过所述对板并与位于所述空腔内的一个所述隔板可拆卸连接，从而使所述隔板与所述壳体固定连接起来。

通过固定件将隔板固定在壳体内部，避免人力对隔板进行固定，因此大大降低了灌浆过程中的人力损耗；另外，由于固定件对隔板进行了固定，因此也不会出现隔板歪斜的情况，避免出现砂浆弯曲歪斜或者倾泻的情况，大大提高了灌浆时的成功率。

在上述技术方案中，优选的，所述固定件包括穿杆和固定块；所述穿杆为杆状结构，包括相连的握持段和工作段，其中所述握持段的横截面尺寸大于所述工作段的横截面尺寸；

所述工作段穿过所述壳体插入所述空腔内与所述隔板相连，其自由端周侧设置有螺纹，所述螺纹处活动设置有螺帽，所述固定块位于所述隔板和所述螺帽间。

该穿杆的一端为位于壳体外侧的握持段，另一端为带有螺纹的工作段，工作段位于空腔中并且与螺帽相连，从而将隔板固定起来，当隔板的一侧灌装有砂浆时，此时隔板会在砂浆的压力作用下朝向不含有砂浆的一侧倾斜，而这一侧安装有固定块和螺帽，隔板在固定块和螺帽的固定作用下能够保持竖直状态，从而保证砂浆之间分组整齐。

在上述技术方案中，优选的，所述固定块为板状结构。

在上述技术方案中，优选的，所述握持段为弯曲结构。

在上述技术方案中，优选的，所述对板上设置有至少一个孔，所述穿杆穿设在所述孔上从而使所述握持段与所述工作段分别位于所述对板的两侧。

在上述技术方案中，优选的，所述孔的数量为两个，两个所述孔分别位于所述对板的高度方向三等分处。

设置对板上有两个孔，因此需要有两个固定件来对隔板进行固定，从而进一步保证固定件对隔板的固定效果，避免隔板出现歪斜或者晃动的情况

在上述技术方案中，优选的，所述底板上设置有凹槽，所述隔板插设在所述凹槽上从而与所述底板固定连接起来，所述凹槽的数量等于所述隔板的数量。

通过在底板上设置凹槽能够进一步的对隔板进行固定，避免出现隔板晃动的情况。

在上述技术方案中，优选的，所述隔板在垂直方向上的高度不小于所述壳体的深度。

在上述技术方案中，优选的，所述隔板的数量为至少两个。

本发明还提供了一种基于实验用灌浆模具的灌浆方法，包括以下步骤：

步骤1：将隔板沿壳体的长度方向依次插入壳体内部；

步骤2：安装固定件使其与待固定的隔板相连，从而实现对所述隔板的固定处理；

步骤3：对已经经固定处理的所述隔板两侧分别进行灌浆处理，其中所述隔板左侧或右侧灌浆至满，另一侧灌浆至浆体浸没所述隔板下端为止，此时所述浆体位于所述固定件下方；

步骤4：检查是否还有需要固定的隔板，如果有，则重复操作步骤2-步骤3；如果没有，则进入步骤5；

步骤5：移除所述固定件，对未灌满的隔板一侧灌浆至满，待浆体稍凝固后，移除隔板，灌浆完成。

相比于现有技术，本发明提供了一种实验用灌浆模具及灌浆方法，该灌浆模具包括壳体、固定件和插设在壳体内的至少一个隔板，通过固定件对其中的一个隔板进行固定，随后对隔板两侧分别进行灌浆处理，其中一侧灌浆至满，另一侧灌浆至固定件下方，随后移动穿杆至另一隔板上并固定设置在该隔板上，重复进行灌浆处理直至最后一个隔层，取出固定件并对该隔层灌浆至满，此时空腔内由隔板分出的多个隔层均灌浆至满，待浆体稍有凝固且砂浆未干时取出所有隔板。通过上述处理，不仅能够大大提高灌浆的成功率，同时该处理方式不依赖人力控制隔板，有效避免隔板歪斜的情况出现，有助于提高灌浆效率，降低灌浆成本。

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是本发明实验用灌浆模具的整体结构示意图；

图2是图1中壳体的结构示意图；

图3是图1中壳体的俯视图；

图4是图1中隔板的结构示意图；

图5是图1中固定件的结构示意图；

图6A-图6G是本发明实验用灌浆模具的使用示意图。

图中：1、壳体；11、底板；111、凹槽；12、对板；121、孔；13、侧板；2、隔板；3、固定件；31、固定块；32、握持段；33、工作段；331、螺纹；34、螺帽。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

附图1是本发明实验用灌浆模具的整体结构示意图；从图中可以看出，该灌浆模具包括中部设置有一空腔的壳体、位于壳体内的隔板以及穿设在壳体和隔板上的固定件。

附图2是图1中壳体的结构示意图；该壳体包括底板、侧板和对板，其中侧板和对板的数量均为两个，三种板材围合成一个用于灌浆的空腔，其中侧板的宽度远大于对板的宽度，对板上设置有供固定件穿过的孔，固定件通过该孔穿设在壳体上并与位于空腔内的隔板相连。

附图3是图1中壳体的俯视图；为了更好的固定隔板，壳体的底部(即底板上)设置有凹槽，当隔板插入壳体内时，隔板的下端插入该凹槽内。

附图4是图1中隔板的结构示意图；隔板为板状结构，其前后表面设置有供穿杆穿过的孔，该孔的位于与对板上的孔的位置相互对应。

附图5是图1中固定件的结构示意图；固定件包括穿杆和固定块，穿杆为杆状结构，固定块为板状结构，穿杆包括工作段和握持段，其中工作段的自由端设置有螺纹，螺母可以通过该螺纹沿工作段的长度方向移动；握持段为弯曲结构，其横截面尺寸大于工作段的横截面尺寸，因此在使用时握持段始终位于壳体外侧；固定块穿设在工作段上并沿工作段的长度方向滑动移动，在使用时固定块在螺母的作用下被固定设置在隔板的侧部。

附图6A-图6G是本发明实验用灌浆模具的使用示意图；其中6A-6G依次为灌浆顺序示意图，该图中采用从左至右的顺序进行灌浆且壳体上穿设有两个固定件：从图6A中可以看出，此时隔板安装在壳体内并将壳体的空腔分隔为多个腔室，两个穿杆均穿过对板与位于壳体最左侧的隔板固定连接，此时对位于该隔板左右两侧的腔室分别灌浆，其中左侧腔室灌浆至满，右侧腔室灌浆至覆盖隔板下端；随后移动下端穿杆至左侧第二个隔板上，如图6B所示，随后对第二个腔室继续灌浆至上端穿杆下方；移动上端穿杆至左侧第二个隔板上，如图6C所示，此时对第二个腔室灌浆至满，并对第三个腔室进行灌浆，此时灌浆需要保证浆液位于穿杆自由端下方，即浆液只需覆盖隔板下端即可；随后重复上述操作直至灌浆至最右侧腔室，如图6D所示；此时取下下端穿杆，并对右侧腔室继续灌浆至浆液位于上端穿杆下方，如图6E所示；随后取下上端穿杆，并对右侧腔室灌浆至满，如图6F所示；待浆液稍凝固后，取出所有的隔板，此时灌浆操作完成，加工出的模型结构如图6G所示。

本发明提供了实验用灌浆模具，包括壳体1、隔板2和固定件3，其中壳体1为上端开口的中空结构，包括底板11、对板12和侧板13，壳体1的内部设置有用于容纳浆料的空腔，隔板2的数量为至少一个，隔板2沿平行于对板12的平面活动设置在空腔内且隔板2的左右两侧与侧板13的内侧壁相抵接从而将空腔分隔为至少两个独立的腔室，固定件3穿过对板12并与位于空腔内的一个隔板2可拆卸连接，从而使隔板2与壳体1固定连接起来。

通过固定件3将隔板2固定在壳体1内部，避免人力对隔板2进行固定，因此大大降低了灌浆过程中的人力损耗；另外，由于固定件3对隔板2进行了固定，因此也不会出现隔板2歪斜的情况，避免出现砂浆弯曲歪斜或者倾泻的情况，大大提高了灌浆时的成功率。

需要注意的是，隔板2与侧板13的内侧壁之间为抵接，也就是说，在灌浆时，浆液不会通过隔板2与侧板13之间的缝隙流出。另外，隔板2的数量为至少一个，考虑的实际情况，隔板2的数量多为两个及以上，另外，隔板2可以均匀的沿壳体1的长度方向分布，也可以间隔不同的间距沿壳体1长度方向分布。

作为可选地实施方式，固定件3包括穿杆和固定块31；穿杆为杆状结构，包括相连的握持段32和工作段33，其中握持段32的横截面尺寸大于工作段33的横截面尺寸；工作段33穿过壳体1插入空腔内与隔板2相连，其自由端周侧设置有螺纹331，螺纹331处活动设置有螺帽34，固定块31位于隔板2和螺帽34间。

该穿杆的一端为位于壳体1外侧的握持段32，另一端为带有螺纹331的工作段33，工作段33位于空腔中并且与螺帽34相连，从而将隔板2固定起来，当隔板2的一侧灌装有砂浆时，此时隔板2会在砂浆的压力作用下朝向不含有砂浆的一侧倾斜，而这一侧安装有固定块31和螺帽34，隔板2在固定块31和螺帽34的固定作用下能够保持竖直状态，从而保证砂浆之间分组整齐。

作为可选地实施方式，固定块31为板状结构。

作为可选地实施方式，握持段32为弯曲结构。

作为可选地实施方式，对板12上设置有至少一个孔121，穿杆穿设在孔121上从而使握持段32与工作段33分别位于对板12的两侧。

作为可选地实施方式，孔121的数量为两个，两个孔121分别位于对板12的高度方向三等分处。

设置对板12上有两个孔121，因此需要有两个固定件3来对隔板2进行固定，从而进一步保证固定件3对隔板2的固定效果，避免隔板2出现歪斜或者晃动的情况

作为可选地实施方式，底板11上设置有凹槽111，隔板2插设在凹槽111上从而与底板11固定连接起来，凹槽111的数量等于隔板2的数量。

通过在底板11上设置凹槽111能够进一步的对隔板2进行固定，避免出现隔板2晃动的情况。

作为可选地实施方式，隔板2在垂直方向上的高度不小于壳体1的深度。

作为可选地实施方式，隔板2的数量为至少两个。

本发明还提供了一种基于实验用灌浆模具的灌浆方法，包括以下步骤：

步骤1：将隔板2沿壳体1的长度方向依次插入壳体1内部；

步骤2：安装固定件3使其与待固定的隔板2相连，从而实现对隔板2的固定处理；

步骤3：对已经经固定处理的隔板2两侧分别进行灌浆处理，其中隔板2左侧或右侧灌浆至满，另一侧灌浆至浆体浸没隔板2下端为止，此时浆体位于固定件3下方；

步骤4：检查是否还有需要固定的隔板2，如果有，则重复操作步骤2-步骤3；如果没有，则进入步骤5；

步骤5：移除固定件3，对未灌满的隔板2一侧灌浆至满，待浆体稍凝固后，移除隔板2，灌浆完成。

实施例1：

该壳体1内径尺寸为长120cm，宽16cm，高90cm，在一侧对板12上开设置有两个空心圆孔121，其圆孔121的圆心位于对板12三等分线的中点，圆孔121的半径为0.5mm，如图2所示，由于圆孔121的尺寸较小，因此在拉杆插入圆孔121后，浆液不会从圆孔121中流出，也就不会影响实验结果。该壳体1内部的空腔可以根据需要沿长度方向分隔为若干段，每一段之间通过隔板2分隔开，隔板2的参数为长16cm，宽1cm，高100cm，其具体结构如图4所示，为了在灌浆完成后能够方便的抽出隔板2，设置隔板2的高度高于壳体1高度(在实际中，只需要隔板2高度高于灌浆高度即可)。

在壳体1内部，通过隔板2把壳体1内的空腔分成若干组腔室(每一组腔室为一个长方体)的目的有两个：

第一、保证灌浆时壳体1内部均匀受压，使壳体1产生的形变较小。

第二、保证在对不同的腔室内灌住不同性质的浆液时，保证此种浆液的体积完整和位置精确。

在灌浆开始前对空腔进行分组，分组的多少根据壳体1整体长度或者不同性质的浆液在壳体1中的位置和数量来决定，本实施例中将空腔分为6组，每组腔室长20cm，组与组之间用隔板2隔开。为了更好的固定隔板2，需要事先通过计算并在底板11以及侧板13的相应位置用分隔线(与壳体1颜色相区别的线条)进行标记并在底板11标记的相应位置上开设凹槽111，如图3所示，该凹槽111深度为0.5-1.0mm，随后将隔板2按照预先设计好的分隔线位置分别插入壳体1内。

为了方便的安装固定件3，隔板2与位于对板12上的孔121相对处也开设有供穿杆插设的圆形孔洞。

固定件3包括条形穿杆和固定块31，如图4所示，其中穿杆包括呈圆柱状的工作段33以及弯曲的握持段32，其中工作段33的自由端周侧环绕设置有螺纹331，螺纹331处套设有板状的固定块31和螺帽34，如图5所示，其中固定块31的作用是为了加强隔板2与拉杆之间的固定，同时增加隔板2的受力面积，降低固定部位压强。工作段33的横截面结构为圆形且其半径为0.5mm，因此在使用时，自由段能够通过孔121恰好穿设在对板12和隔板2上，螺帽34和固定块31通过螺纹331固定设置在隔板2侧部。

具体的，工作段33长度小于120cm，且其螺纹331部分能够穿过位于壳体1内部的最右侧的隔板2。

由于壳体1上设置有两个孔121，因此设置有两个固定件3。

需要注意的是，固定块31为金属材料制成，如铁；另外，螺帽34与螺纹331尺寸采用行业规格M4。

该模具的灌装顺序如图6A-6G所示(腔室数量仅做参考)：将拉杆的工作段33通过位于对板12上的孔121穿设在壳体1和左侧第一块隔板2上，固定块31位于隔板2的右侧并通过螺帽34与拉杆固定起来，对由隔板2分隔出的第一个腔室(即左侧腔室)灌浆至满，此时不移动拉杆和螺帽34，直接对位于隔板2右侧的第二个腔室进行灌浆至浆液接触隔板2下端为止(此时浆液位于下端拉杆的下方)，此时可以利用位于隔板2两侧的浆液的相互作用来阻挡浆液偏移，随后取下下端拉杆上的螺帽34和固定块31并将该拉杆朝向右侧推移至第二个隔板2处，随后将固定块31和螺帽34安装在相应位置上，继续对第二腔室进行灌浆至上端拉杆下方(此时的浆液灌浆至壳体1一半高度左右)，随后移动上端拉杆至第二个隔板2处并固定，对第二腔室灌浆至满，并对第三个腔室灌浆至浆液接触隔板2下端为止。以此类推，重复上述过程直至灌浆至位于壳体1最右侧的腔室，对最后一组腔室灌浆至浆液腹杆隔板2下端时，取下位于下端拉杆上的固定块31和螺帽34，并沿原路抽出该拉杆，随后继续灌浆至上端拉杆下方，取下位于上端拉杆上的固定块31和螺帽34，并沿原路抽出该拉杆，随后继续灌浆至满。带所有浆液稍凝固后，抽出所有隔板2，灌浆过程完成。

为了能够精准的模拟不同地层，调配的浆液对隔板2的压力较大，因此很难按照设计要求分组注浆。同时由于不同的分块浆液的压实度也不同，因此极易导致隔板2两侧压力不均、进而引起隔板2偏移。与传统的通过手扶的灌浆模型以及灌浆方式相比，本发明将隔板2的固定方式由人工固定转为机械固定，其固定位点从壳体1内部转移到了壳体1外部，使得施力更加方便；同时该装置利用左右浆液的相互压力制约挡板偏移，增强了挡板的整体稳定性，使得其可以承受为了压实砂浆在上部加压；另外，该灌浆方式由于隔板2均匀受力，因此可以有效的缩小隔板2的厚度，也能够降低不同的浆液连接处出现浆液下陷的概率。

除此以外，该灌浆模具加工过程中所用的材料简单、成本低、不影响浆液成分，保证了灌浆模型的完整性与规范性。

以上所述，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，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，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以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种实验用灌浆模具，其特征在于，包括壳体、隔板和固定件，其中所述壳体为上端开口的中空结构，包括底板、对板和侧板，所述壳体的内部设置有用于容纳浆料的空腔，所述隔板沿平行于所述对板的平面活动设置在所述空腔内且所述隔板的左右两侧与所述侧板的内侧壁相抵接从而将空腔分隔为至少两个独立的腔室，所述固定件穿过所述对板并与位于所述空腔内的所述隔板可拆卸连接，从而使所述隔板与所述壳体固定连接起来。

2.根据权利要求1所述的实验用灌浆模具，其特征在于，所述固定件包括穿杆和固定块；所述穿杆为杆状结构，包括相连的握持段和工作段，其中所述握持段的横截面尺寸大于所述工作段的横截面尺寸；

所述工作段穿过所述壳体插入所述空腔内与所述隔板相连，其自由端周侧设置有螺纹，所述螺纹处活动设置有螺帽，所述固定块位于所述隔板和所述螺帽间。

3.根据权利要求2所述的实验用灌浆模具，其特征在于，所述固定块为板状结构。

4.根据权利要求2所述的实验用灌浆模具，其特征在于，所述握持段为弯曲结构。

5.根据权利要求2所述的实验用灌浆模具，其特征在于，所述对板上设置有至少一个孔，所述穿杆穿设在所述孔上从而使所述握持段与所述工作段分别位于所述对板的两侧。

6.根据权利要求5所述的实验用灌浆模具，其特征在于，所述孔的数量为两个，两个所述孔分别位于所述对板的高度方向三等分处。

7.根据权利要求1所述的实验用灌浆模具，其特征在于，所述底板上设置有凹槽，所述隔板插设在所述凹槽上从而与所述底板固定连接起来，所述凹槽的数量等于所述隔板的数量。

8.根据权利要求1所述的实验用灌浆模具，其特征在于，所述隔板在垂直方向上的高度不小于所述壳体的深度。

9.根据权利要求1所述的实验用灌浆模具，其特征在于，所述隔板的数量为至少两个。

10.一种如权利要求1所述的实验用灌浆模具的灌浆方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将隔板沿壳体的长度方向依次插入壳体内部；

步骤2：安装固定件使其与待固定的隔板相连，从而实现对所述隔板的固定处理；

步骤3：对已经经固定处理的所述隔板两侧分别进行灌浆处理，其中所述隔板左侧或右侧灌浆至满，另一侧灌浆至浆体浸没所述隔板下端为止，此时所述浆体位于所述固定件下方；

步骤4：检查是否还有需要固定的隔板，如果有，则重复操作步骤2-步骤3；如果没有，则进入步骤5；

步骤5：移除所述固定件，对未灌满的隔板一侧灌浆至满，待浆体稍凝固后，移除隔板，灌浆完成。