CN111413171A

CN111413171A - 一种制作含非贯通交叉节理试样的方法

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Publication number: CN111413171A
Application number: CN202010301110.7A
Authority: CN
Inventors: 刘婷婷; 丁鹿阳; 李新平; 黄俊红; 甘鑫; 王婧
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2020-04-16
Filing date: 2020-04-16
Publication date: 2020-07-14
Anticipated expiration: 2040-04-16
Also published as: CN111413171B

Abstract

本发明公开了一种制作含非贯通交叉节理试样的方法，现将丁字形铁片布置在试样制备模具中，再采用石膏材料进行浇筑，待类岩石试样完成初凝后，将吊扣和丁字形铁片去除，类岩石试样中存在的空隙即为类岩石试样的非贯通交叉节理，此方法避免了在已经由一定强度的类岩石试样上进行插片，解决了可能插片失败的问题，同时可以在预制多组交叉节理，而且可以通过调整吊扣位置来控制交叉节理的位置，更好地保证了所制作含非贯通交叉节理类岩石试样的强度均匀性，保证实验效果。此发明用于类岩体试样制备方法领域。

Description

一种制作含非贯通交叉节理试样的方法

技术领域

本发明涉及类岩体试样制备方法领域，特别是涉及一种制作含非贯通交叉节理试样的方法。

背景技术

岩体是在水利、交通、采矿、石油等大型基建工程中广泛遇到的一类复杂工程介质，由于所形成的整个地质历史时期中经历了各种复杂的地质作用，形成了由诸多地质构造，例如，滑动面、节理、裂隙、断层等组成的各向异性的非均质复合结构体。其中，非贯通节理岩体的研究方法与力学机理较为复杂，一直是岩石力学领域的热点与难点问题。对于非贯通节理的研究，常用的途径是理论分析和数值模拟，均无法准确直观的模拟出外力加载作用过程当中的物理量的变化。

现有方案采用先对类岩石材料进行配比浇筑，两小时后，按实验需求，在类岩石试样上插入钢片，然后等待一段时间拔出钢片，从而获得有预制节理存在的类岩石试样。

现有技术在制作节理过程中采取先制样后插片的方式，这样会导致试样本身强度不均，插片位置强度会高于边缘位置强度。在插片过程中可能会出现不能顺利将钢片插入的问题，由于制作的是类岩石试样，且钢片本身厚度较小，如果在插片过程中遇到粒径大于钢片厚度的颗粒，则插片大概率会失败，因此实现不了在试样任意位置预制节理的构想。而且现有的模具盒多有操作不便之处。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制作含非贯通交叉节理试样的方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种制作含非贯通交叉节理试样的方法，其包括以下步骤：

S1：设计用以制作含非贯通交叉节理的类岩石试样的试样制备模具、螺丝以及若干吊扣；

S2：确定交叉节理数据，并根据交叉节理数据制作相匹配的若干丁字形铁片；

S3：将各丁字形铁片插入吊扣，然后采用螺丝将吊扣和丁字形铁片整体固定在试样制备模具上；

S4：将石膏和水按质量比拌和均匀后浇筑到试样制备模具中，浇筑完成后使用振捣棒进行振捣，振捣完成后，进行养护；

S5：养护6-10分钟后，将吊扣与丁字形铁片整体拔出，形成交叉节理；

S6：养护30分钟后，对类岩石试样进行脱模，即可得到含非贯通交叉节理的类岩石试样。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述试样制备模具采用铸铁进行制作。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述试样制备模具为方形模具盒，所述试样制备模具包括一块底板、四块侧板以及四块延伸板，所述底板和四块侧板合围成具有空腔的方形模具盒，四块所述延伸板焊接在顶端开口外侧。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述吊扣包括方形的主体和沿主体长度方向设置的开口，所述丁字形铁片插入固定在开口内。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述螺丝包括螺丝帽和螺杆，所述螺丝帽为正六边形。

进一步作为本发明技术方案的改进，在步骤S4中，水与石膏的质量比为0.37:1。

进一步作为本发明技术方案的改进，在步骤S4中，养护条件为室温6-8℃，相对湿度为10-15％。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述吊扣数量为两个，所述丁字形铁片数量为三个，两个所述吊扣两端分别固定在试样制备模具的两个对角处，三所述丁字形铁片分别安装在两吊扣交叉处两侧形成十字交叉状。

进一步作为本发明技术方案的改进，所述丁字形铁片翼部宽度和吊扣宽度相同。

本发明的有益效果：此制作含非贯通交叉节理试样的方法，现将丁字形铁片布置在试样制备模具中，再采用石膏材料进行浇筑，待类岩石试样完成初凝后，将吊扣和丁字形铁片去除，类岩石试样中存在的空隙即为类岩石试样的非贯通交叉节理，此方法避免了在已经由一定强度的类岩石试样上进行插片，解决了可能插片失败的问题，同时可以在预制多组交叉节理，而且可以通过调整吊扣位置来控制交叉节理的位置，更好地保证了所制作含非贯通交叉节理类岩石试样的强度均匀性，保证实验效果。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明实施例试样制备模具主视图；

图2为本发明实施例试样制备模具俯视图；

图3为本发明实施例吊扣示意图；

图4为本发明实施例吊扣交叉放置示意图；

图5为本发明实施例螺丝示意图；

图6为本发明实施例1号丁字形铁片主视图；

图7为本发明实施例1号丁字形铁片侧视图；

图8为本发明实施例1号丁字形铁片俯视图；

图9为本发明实施例2号丁字形铁片主视图；

图10为本发明实施例2号丁字形铁片侧视图；

图11为本发明实施例2号丁字形铁片俯视图；

图12为本发明实施例3号丁字形铁片侧视图；

图13为本发明实施例试样制备模具、吊扣、丁字形铁片安装固定后示意图。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图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装置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。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1-图5，一种制作含非贯通交叉节理试样的方法，其包括以下步骤：

S1：设计用以制作含非贯通交叉节理的类岩石试样的试样制备模具100、螺丝200以及两个吊扣300；

S2：根据实验实际情况需要，确定实验需要交叉节理数据，并根据交叉节理数据制作相匹配的三个丁字形铁片400；

S3：将吊扣300根据实际情况放置在合适位置，把定制丁字形铁片400插入吊扣300，放置妥善后，采用螺丝200将吊扣300和丁字形铁片400整体固定在试样制备模具100上，可以通过对吊扣300位置的调整来达到可在任意位置布置预制节理的需求；

S4：根据具体实验所需，将石膏和水按质量比0.37:1拌和均匀后浇筑到试样制备模具100中，浇筑完成后使用振捣棒进行振捣，振捣完成后，进行养护，养护条件为室温6-8℃，相对湿度为10-15％；

S5：养护6-10分钟后，将吊扣300与丁字形铁片400整体拔出，形成交叉节理；

S6：养护30分钟后，对类岩石试样进行脱模，即可得到含非贯通交叉节理的类岩石试样，完成养护后对所得类岩石试样进行打磨、整平，满足实验所要求的精度后，即可用于实验。

参照附图1和附图2，具体地，试样制备模具100采用铸铁进行制作。试样制备模具100为方形模具盒，试样制备模具100包括一块底板110、四块侧板120以及一块口部延伸板130，底板110和四块侧板120合围成150mm X 150mm X 150mmde空腔用以制作立方体试样，四块延伸板130焊接在顶端开口外侧。其中，底板110、侧板120以及口部延伸板130厚度均为2mm，延伸板130为金属块，大小为164mm X 10mm X 2mm,焊接在口部作为延伸面，该试样制备模具100设计简单明了，制作工艺简单，使用方便。

本发明的工作原理是先将丁字形铁片400布置在试样制备模具100中，再采用类岩石材料进行浇筑，待类岩石试样完成初凝后，将吊扣300与丁字形铁片400取出，类岩石试样中存在的空隙即为类岩石试样的非贯通交叉节理，在此过程中避免了在已经有一定强度的类岩石试样上进行插片，解决了可能会插片失败的问题。

本发明可以在同一类岩石试样内预制一组及以上的交叉节理，以满足实际实验所需，可以放置吊扣300的数量决定可预制节理的数量，通过调整吊扣300位置来控制预制节理的位置，在整个类岩石试样顶部平面内均可以布置。

参照附图3，吊扣300包括方形的主体310和沿主体310长度方向设置的开口320，丁字形铁片400插入固定在开口320内。吊扣300尺寸为280mm X 15mm X 1mm，其内部镂空部分开口320的尺寸为260mm X 3.5mm X 1mm。

参照附图5，螺丝200包括螺丝帽210和螺杆220，螺丝帽210为正六边形，边长为17.32mm，螺杆220直径为3mm，长度为30mm。吊扣300用于承载丁字形铁片400，吊扣300设计足够长，可以满足在任意位置布置的要求。螺丝200采用定制，螺丝帽210和螺母设计足够大，螺丝200工作时能与试样制备模具100延伸面和吊扣300具有更大接触面，固定效果更优。

在步骤S4中，向已经安装好吊扣300和丁字形铁片400的试样制备模具100浇筑类岩石材料，使用微型振捣棒振捣，振捣后进行养护。此过程能够保证类岩石试样的密度均匀，并且在类岩石试样完成初凝后，取出丁字形铁片400，不会对类岩石试样产生扰动，待类岩石试样成型后，能够保证其整体强度均匀一致。

进一步地，在一个具体实施例中，参照附图4，实验所需要的节理为试样中心斜十字交叉长度为80mm,高度为100mm，此时需要三个丁字形铁片400。两个吊扣300两端分别固定在试样制备模具100的两个对角处，三丁字形铁片400分别安装在两吊扣300交叉处两侧形成十字交叉状。当然，参照附图13，两个吊扣300两端分别固定在试样制备模具100的口部延伸板130，两吊扣300相交设置。丁字形铁片410的高度不确定，根据实际实验需求进行定制，但丁字形铁片400翼部宽度和吊扣300宽度相同，能更好地与吊扣300契合，也方便调整丁字形铁片400的位置。

参照附图6-附图13，将三个丁字形铁片400分为1号丁字形铁片410、2号丁字形铁片420、三号丁字形铁片430。1号丁字形铁片410的高度不确定，根据实际实验需求进行定制，1号丁字形铁片410翼部宽度与厚度固定，为15mm X1mm。2号丁字形铁片420和3号丁字形铁片430按照实际实验情况所需，进行自主设计和定制，两者规格一致。由于2号丁字形铁片420和三号是架在位于上部的吊扣300上的。因此，我们需要裁掉会与下方吊扣300重合的一部分，在本实施例中，分别将2号丁字形铁片420和3号丁字形铁片430裁掉吊扣300宽度一半，即7.5mm。这样才能实现交叉效果。2号丁字形铁片420和3号丁字形铁片430其翼部的宽度与厚度固定，为15mm X 1mm。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims

1.一种制作含非贯通交叉节理试样的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S2：确定交叉节理数据，并根据所述交叉节理数据制作相匹配的若干丁字形铁片；

S3：将各所述丁字形铁片插入吊扣，然后采用所述螺丝将吊扣和丁字形铁片整体固定在试样制备模具上；

S4：将石膏和水按质量比拌和均匀后浇筑到所述试样制备模具中，浇筑完成后使用振捣棒进行振捣，振捣完成后，进行养护；

S5：养护6-10分钟后，将所述吊扣与丁字形铁片整体拔出，形成交叉节理；

2.根据权利要求1所述的制作含非贯通交叉节理试样的方法，其特征在于：所述试样制备模具采用铸铁进行制作。

3.根据权利要求1所述的制作含非贯通交叉节理试样的方法，其特征在于：所述试样制备模具为方形模具盒，所述试样制备模具包括一块底板、四块侧板以及四块延伸板，所述底板和四块侧板合围成具有空腔的方形模具盒，四块所述延伸板焊接在顶端开口外侧。

4.根据权利要求1所述的制作含非贯通交叉节理试样的方法，其特征在于：所述吊扣包括方形的主体和沿所述主体长度方向设置的开口，所述丁字形铁片插入固定在开口内。

5.根据权利要求1所述的制作含非贯通交叉节理试样的方法，其特征在于：所述螺丝包括螺丝帽和螺杆，所述螺丝帽为正六边形。

6.根据权利要求1所述的制作含非贯通交叉节理试样的方法，其特征在于：在所述步骤S4中，所述水与石膏的质量比为0.37:1。

7.根据权利要求1所述的制作含非贯通交叉节理试样的方法，其特征在于：在所述步骤S4中，养护条件为室温6-8℃，相对湿度为10-15％。

8.根据权利要求1所述的制作含非贯通交叉节理试样的方法，其特征在于：所述吊扣数量为两个，所述丁字形铁片数量为三个，两个所述吊扣两端分别固定在试样制备模具的两个对角处，三所述丁字形铁片分别安装在两吊扣交叉处两侧形成十字交叉状。

9.根据权利要求8所述的制作含非贯通交叉节理试样的方法，其特征在于：所述丁字形铁片翼部宽度和吊扣宽度相同。