CN111551413A - 岩石试样裂隙制备装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种岩石试样裂隙制备装置，属于岩石力学技术领域，包括底座、固定块、调节件、限位板和钻孔定位器；所述固定块与所述底座连接，所述固定块上开设有容置槽，所述容置槽用于固定岩石试样；调节件设于所述底座上，所述调节件为伸缩构件；所述限位板与所述调节件转动连接，所述限位板上设有切割槽，所述切割槽内滑动连接有限位件，所述限位件用于确定切割裂隙的长度；所述钻孔定位器与所述调节件转动连接，所述钻孔定位器的定位孔与所述切割槽位置对应。本发明提供的岩石试样裂隙制备装置，解决了现有技术中没有能方便且精准制备岩石试件多裂隙倾角和长度的装置。
Description
技术领域
本发明属于岩石力学实验技术领域，更具体地说，是涉及一种岩石试样裂隙制备装置。
背景技术
岩石力学实验是直接采用天然岩石进行的实验。岩石的种类繁多，性质复杂，岩石的内部分布着大量的原生裂纹，甚至存在多条裂隙，而裂隙岩石在工程中经常遇到复杂的介质，它具有非均匀性、各向异性和非连续性等特点，其强度、变形、破坏以及流变等特性，将直接影响岩体工程的设计、施工和加固方案。
针对高原寒区环境隧道围岩在温差较大的环境下冻融循环所产生的各种变形特征，以及演化规律逐渐成为科研、设计以及施工人员所关注的重点。由于在施工现场研究岩石的各种性质具有不确定因素，而室内力学参数测试实验作为科学有效的研究手段，在岩土工程领域起到了重要作用。因此，通过模型实验进行模拟研究是目前效率最高的岩石研究方法，然而国内外并没有能方便且精准实现岩石试件多裂隙倾角和裂隙长度的制备装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种岩石试样裂隙制备装置，旨在解决现有技术中没有能方便且精准制备岩石试件多裂隙倾角和长度的装置。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种岩石试样裂隙制备装置，包括：
底座；
固定块，与所述底座连接，所述固定块上开设有容置槽，所述容置槽用于固定岩石试样；
调节件，设于所述底座上，所述调节件为伸缩构件；
限位板，所述限位板与所述调节件转动连接，所述限位板上设有切割槽，所述切割槽内滑动连接有限位件，所述限位件用于确定切割裂隙的长度；以及
钻孔定位器，与所述调节件转动连接，所述钻孔定位器上开设有定位孔，所述定位孔与所述切割槽位置对应。
作为本申请另一实施例，所述限位板包括：
固定片，与所述调节件转动连接，且与所述限位件通过第一紧固件连接；
两个滑道，分别垂直设置于所述固定片的两端；以及
滑片，与所述固定片平行设置，且与所述限位件通过第二紧固件连接，所述滑片的两端分别与所述滑道滑动连接，所述固定片、所述滑道和所述滑片共同围合形成所述切割槽，所述滑片沿所述滑道滑动用于调节所述切割槽的宽度。
作为本申请另一实施例，所述限位件包括：
第一卡块，与所述固定片滑动设置，且与所述第一紧固件连接，所述第一卡块内具有第一空腔；
第二卡块，与所述滑片滑动设置，与所述第二紧固件连接，且与所述第一卡块嵌套设置，所述第二卡块内具有与所述第一空腔连通的第二空腔，所述第二卡块与所述第一卡块的嵌套方向为所述滑片的滑动方向；以及
弹性体，设于所述第一空腔和所述第二空腔内，两端分别与所述第一卡块内壁和所述第二卡块内壁连接。
作为本申请另一实施例，所述滑道、所述固定片和所述调节件上均设有刻度线。
作为本申请另一实施例，所述钻孔定位器包括：
连接架，与所述调节件转动连接；
丝杠，与所述连接架转动连接；以及
滑块，与所述丝杠螺纹连接，所述滑块开设有所述定位孔。
作为本申请另一实施例，所述钻孔定位器还包括与所述连接架连接的连杆，所述连杆与所述丝杠平行设置。
作为本申请另一实施例，所述调节件上还设有角度尺，用于测量所述限位板的转动角度。
作为本申请另一实施例，所述底座上设有转盘，所述转盘与所述底座转动连接，所述转盘与所述固定块固定连接。
作为本申请另一实施例，所述转盘的外周向均匀设有多个卡槽，所述底座上对应地设有转动设置的按压卡块，所述按压卡块与所述卡槽的配合用于限制所述转盘转动。
作为本申请另一实施例，所述转盘上沿周向均匀设有多个连接孔，所述底座上设有与所述连接孔对应的连接槽，所述连接孔和所述连接槽通过连接件连接，用于限制所述转盘转动。
本发明提供的岩石试样裂隙制备装置，与现有技术相比，本发明岩石试样裂隙制备装置将天然岩石切割为与容置槽相配的尺寸，然后放置于容置槽内，通过螺栓将岩石试样与固定块紧固。通过将钻孔工具穿过切割槽对岩石试样进行钻孔。然后将锯丝穿过钻取的通孔内，沿切割槽对岩石试样进行切割，从而制备出裂隙。本岩石试样裂隙制备装置结构简单、操作方便，能够制备不同倾角和长度的裂隙岩样试样。采用本装置制备岩石试样裂隙，制备精度高，成本低，可以高效、快速的在真实岩石试样上制作贯通的裂隙，大大提高了实验的准确性，能够有效的反应岩石材料的裂隙扩展机理，为岩体工程的设计、施工和加固提供真实有效的实验数据。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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为本发明实施例一提供的岩石试样裂隙制备装置的结构示意图；
图2为本发明实施例二提供的岩石试样裂隙制备装置的结构示意图；
图3为图2所示的岩石试样裂隙制备装置的右视图；
图4为本发明实施例三提供的岩石试样裂隙制备装置的结构示意图；
图5为限位板的结构示意图；
图6为图4中限位件与限位板连接的剖视图；
图7为图2中的A部的局部放大图；
图8为图7中转盘与按压卡块的俯视图；
图9为图4中的B部的局部放大图；
图10为本发明实施例一提供的钻孔定位器的结构示意图。
图中：1、岩石试样；2、限位板；2-1、滑片；2-2、固定片；2-3、滑道； 3、限位件；3-1、第一卡块；3-2、第二卡块；3-3、弹性体；3-4、第一空腔； 3-5、第二空腔；4、切割槽；5、钻孔定位器；5-1、定位孔；5-2、滑块；5-3、连杆；5-4、丝杠；5-5、连接架；6、调节件；7、固定块；8、转盘；8-1、卡槽；9、底座；10、按压卡块；11、连接件；12-1、第一紧固件；12-2、第二紧固件；13、支架；14、角度尺。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请一并参阅图1至图4，现对本发明提供的岩石试样裂隙制备装置进行说明。岩石试样裂隙制备装置，包括底座9、固定块7、调节件6、限位板2和钻孔定位器5；固定块7与底座9固接，固定块7上设有容置槽，容置槽用于固定岩石试样1；调节件6设于底座9上，调节件6为伸缩构件；限位板2与调节件6转动连接，限位板2上设有切割槽4，切割槽4内滑动连接有限位件3，限位件3用于确定切割裂隙的长度；钻孔定位器5与调节件6转动连接，钻孔定位器5开设有定位孔5-1，定位孔5-1与切割槽4位置对应。
需要说明的是，本装置中，固定块7用于放置岩石试样1，利用钻头通过限位板2在岩石试样1上制造裂缝，用于实验研究。
具体的，岩石试样1与容置槽之间通过螺栓紧固。
具体的，调节件6为伸缩构件，可以调整相对于岩石试样1的高度，进而形成不同高度的裂缝。当然，如果在特定条件下，调节件6也可以是不伸缩的。调节件6可以是块状，可以是杆状，也可以是其他规则形状或不规则形状。
具体的，限位件3可以为调节螺母。松动调节螺母使其在限位板上滑动，然后旋紧调节螺母使其固定，改变切割槽4的长度。限位件3也可以是带有锁紧件的调节块，调节块卡于限位板2，锁紧件用于锁紧调节块，通过调松或调紧锁紧件，可以使调节块移动位置，从而调整切割槽4的长度。本实施例中，不限制限位件3的结构组成。
具体的，需要对岩石试样1的其他面进行钻孔切割时，将岩石试样1从容置槽内取出后，旋转至合适位置后放置于容置槽内即可。
在实际的使用过程中，将天然岩石切割为与容置槽相配的尺寸，然后放置于容置槽内，通过螺栓将岩石试样1与固定块7紧固。然后将调节件6固定于需要钻孔的位置高度。通过钻孔工具穿过切割槽4对岩石试样1进行钻孔，在岩石试样1上钻取通孔。旋转限位板2的角度，使其与需要制备的裂隙角度相同，然后将限位板2与调节件6固定。滑动限位件3，使其沿限位板2滑动至与钻孔位置的距离为需要切割的长度，然后将限位件3与限位板2固定。根据制备裂隙需要的宽度选择合适直径的锯丝，将锯丝穿过钻取的通孔内，沿着切割槽4对岩石试样1进行切割，直至切割至限位件3时停止。
本发明提供的岩石试样裂隙制备装置，与现有技术相比，本发明岩石试样裂隙制备装置将天然岩石切割为与容置槽相配的尺寸，然后放置于容置槽内，通过螺栓将岩石试样1与固定块7紧固。通过将钻孔工具穿过切割槽4对岩石试样进行钻孔。然后将锯丝穿过钻取的通孔内，沿切割槽4对岩石试样1进行切割，从而制备出裂隙。本岩石试样裂隙制备装置结构简单、操作方便，能够制备不同倾角和长度的裂隙岩样试样1。采用本装置制备岩石试样裂隙，制备精度高，成本低，可以高效、快速的在真实岩石试样1上制作贯通的裂隙，大大提高了实验的准确性，能够有效的反应岩石材料的裂隙扩展机理，为岩体工程的设计、施工和加固提供真实有效的实验数据。
作为本发明提供的岩石试样裂隙制备装置的一种具体实施方式，固定块7通过连接块与底座9连接，固定块7与连接块之间水平穿设有连接轴，固定块可沿连接轴旋转。固定块7的旋转方向与限位板2的旋转方向一致，从而调节岩石试样1的角度。当限位板2的角度调节不能满足要求时，可以通过调节固定块7的角度，使固定块7和限位板2配合转动使岩石试样1的角度符合要求。
作为本发明提供的岩石试样裂隙制备装置的一种具体实施方式，请参阅图 1至图5，限位板2包括固定片2-2、两个滑道2-3和滑片2-1，固定片2-2与调节件6转动连接，且与限位件3通过第一紧固件12-1连接；两个滑道2-3 分别垂直设置于固定片2-2的两端；滑片2-1与固定片2-2平行设置，且与限位件3通过第二紧固件12-2连接，滑片2-1的两端分别与两个滑道2-3滑动连接，固定片2-2、滑道2-3和滑片2-1共同围合形成切割槽4，滑片2-1沿滑道2-3滑动用于调节切割槽4的宽度，通过调松或调紧螺栓，可以实现滑片2-1 相对于滑道2-3的位置调整，从而调整切割槽4的宽度。
具体的，滑片2-1的两端具有连接槽，连接槽套装在滑道2-3上，通过螺栓将连接槽与滑道2-3紧固。
滑片2-1与固定片2-2之间形成切割槽4。将螺栓旋松，然后调节滑片2-1 与固定片2-2之间的距离，使切割槽4的宽度与制备裂隙的宽度一致。然后将锯丝穿过切割槽4，能够有效防止锯丝在切割槽4内移动，使切割的裂隙更精准。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1至图6，限位件3包括第一卡块3-1、第二卡块3-2和弹性体3-3，第一卡块3-1与固定片2-2滑动设置，且与第一紧固件12-1连接，第一卡块3-1内具有第一空腔3-4；第二卡块3-2与滑片2-1滑动设置，与第二紧固件12-2连接，且与第一卡块3-1嵌套设置，第二卡块3-2内具有与第一空腔3-4连通的第二空腔3-5，第二卡块3-2 与第一卡块3-1的嵌套方向为滑片2-1的滑动方向；弹性体3-3设于第一空腔 3-4和第二空腔3-5内，两端分别与第一卡块3-1内壁和第二卡块3-2内壁连接。
将限位件3滑动于裂隙端部向对应的位置。第一卡块3-1上具有容纳固定片2-2的容纳槽，第二卡块3-2上具有容纳滑片2-1的容纳槽，将第一卡块3-1 和第二卡块3-2的容纳槽分别卡接于固定片2-2和滑片2-1上，滑片2-1滑动时，第二卡块3-2沿与滑片2-1相同的方向移动，弹性体3-3将第一卡块3-1 和第二卡块3-2紧密连接。然后通过第一紧固件12-1和第二紧固件12-2分别将第一卡块3-1和第二卡块3-2固定于固定片2-2和滑片2-1上。采用此结构，使限位件3可以根据切割槽4的宽度任意调整，且切割槽4的宽度与锯丝宽度一致，避免切割槽4过宽时，锯丝在切割槽4内作业时不稳定，造成切割后的裂隙精度不高。
当需要调节限位件3的水平位置时，将第一紧固件12-1和第二紧固件12-2 旋松，使第一卡块3-1和第二卡块3-2沿水平方向同步滑动，直至滑动至指定位置，将第一紧固件12-1和第二紧固件12-2旋紧，使第一卡块3-1和第二卡块3-2固定。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1及图6，滑道2-3、固定片2-2和调节件6上均设有刻度线。
在滑道2-3、固定片2-2和调节件6上均设置刻度线，无需使用刻度尺即可方便的调节各部件的位置，使操作更加方便。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1至图10，钻孔定位器 5包括连接架5-5、丝杠5-4和滑块5-2，连接架5-5与调节件转动连接；丝杠 5-4与连接架5-5转动连接；滑块5-2的与丝杠5-4螺纹连接，所述滑块5-2 开设有定位孔5-1。
转动钻孔定位器5的位置，然后旋转丝杠5-4，丝杠5-4沿轴向旋转且不会沿轴向滑动，从而使滑块5-2沿丝杠5-4移动，使定位孔5-1滑动至需要钻孔的位置，将定位孔5-1与切割槽4位置对应。当对岩石试样1进行钻孔时，将钻头穿过定位孔5-1和切割槽4，定位孔5-1对钻头进行定位，避免钻孔时出现误差。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1至图10，钻孔定位器还包括与连接架5-5连接的连杆5-3，连杆5-3与丝杠5-4平行设置。
连杆5-3与丝杠5-4配合，当滑块5-2在丝杠5-4的驱动下移动时，沿连杆5-3同步滑动，使滑动过程更加平稳。
具体的，在连接架5-5上设置刻度线，可以方便的调节滑块5-2的位置，使定位孔5-1的位置更精准。无需使用刻度尺进行测量，提高了工作效率。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1，调节件6上还设有角度尺14，用于测量限位板2的转动角度。
具体的，限位板2可沿调节件6旋转360°。
具体的，角度尺14的位置与限位件3的位置相对应。
根据制备裂隙的角度要求，将限位板2沿调节件6旋转至指定角度。使旋转角度更精确，无需另外去放角度尺14，提高了实验效率。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图2至图4，底座9上对应地设有转动设置的转盘8，转盘8与底9转动连接，转盘8与固定块7固定连接。
在底座9上设置转盘8，将固定块7设于转盘8上。当需要对岩石试样1 的其他面制备裂隙时，无需取出岩石试样1后再转动并固定岩石试样1，仅需旋转转盘8即可，操作方便，提高了实验效率。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1至图4，以及图7至图8，转盘8的外周向均匀设有多个卡槽8-1，底座9上设有按压卡块10，按压卡块10与卡槽8-1的配合用于限制转盘8转动。
具体的，按压卡块10与底座9之间设有支架13，向下挤压按压卡块10的一端，按压卡块10的另一端脱离卡槽8-1，旋转转盘8，当转盘8转动至指定位置时，松开按压卡块10，按压卡块10与卡槽8-1配合卡装，限制转盘8转动。
由于制备的岩石试样1为正四面体，转盘8为圆形，所以将转盘8的外周均匀设置四个卡槽即可。将转盘8旋转90°或180°或270°时可对不同的岩石试样1侧壁进行制备裂隙的工作。
作为本发明实施例的一种具体实施方式，请参阅图1至图4，以及图9，转盘8上沿周向均匀设有多个连接孔，底座9上设有与连接孔对应的连接槽，连接孔和连接槽通过连接件11连接，用于限制转盘8转动。
当连接孔与连接槽对应时，将连接件11插入连接孔与连接槽内，避免转盘 8转动。需要转动转盘8对岩石试样1的其他面进行作业时，拔出连接件11然后转动转盘8即可。由于制备的岩石试样1为正四面体，所以将转盘8的外周均匀设置四个连接孔即可。将转盘8旋转90°或180°或270°时可对不同的岩石试样1侧壁进行制备裂隙的工作。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.岩石试样裂隙制备装置，其特征在于，包括：
底座；
固定块，与所述底座连接，所述固定块上开设有容置槽，所述容置槽用于固定岩石试样；
调节件，设于所述底座上，所述调节件为伸缩构件；
限位板，所述限位板与所述调节件转动连接，所述限位板上设有切割槽，所述切割槽内滑动连接有限位件，所述限位件用于确定切割裂隙的长度；以及
钻孔定位器，与所述调节件转动连接，所述钻孔定位器上开设有定位孔，所述定位孔与所述切割槽位置对应。
2.如权利要求1所述的岩石试样裂隙制备装置，其特征在于，所述限位板包括：
固定片，与所述调节件转动连接，且与所述限位件通过第一紧固件连接；
两个滑道，分别垂直设置于所述固定片的两端；以及
滑片，与所述固定片平行设置，且与所述限位件通过第二紧固件连接，所述滑片的两端分别与所述滑道滑动连接，所述固定片、所述滑道和所述滑片共同围合形成所述切割槽，所述滑片沿所述滑道滑动用于调节所述切割槽的宽度。
3.如权利要求2所述的岩石试样裂隙制备装置，其特征在于，所述限位件包括：
第一卡块，与所述固定片滑动设置，且与所述第一紧固件连接，所述第一卡块内具有第一空腔；
第二卡块，与所述滑片滑动设置，与所述第二紧固件连接，且与所述第一卡块嵌套设置，所述第二卡块内具有与所述第一空腔连通的第二空腔，所述第二卡块与所述第一卡块的嵌套方向为所述滑片的滑动方向；以及
弹性体，设于所述第一空腔和所述第二空腔内，两端分别与所述第一卡块内壁和所述第二卡块内壁连接。
4.如权利要求3所述的岩石试样裂隙制备装置，其特征在于，所述滑道、所述固定片和所述调节件上均设有刻度线。
5.如权利要求1所述的岩石试样裂隙制备装置，其特征在于，所述钻孔定位器包括：
连接架，与所述调节件转动连接；
丝杠，与所述连接架转动连接；以及
滑块，与所述丝杠螺纹连接，所述滑块开设有定位孔。
6.如权利要求5所述的岩石试样裂隙制备装置，其特征在于，所述钻孔定位器还包括与所述连接架连接的连杆，所述连杆与所述丝杠平行设置。
7.如权利要求1所述的岩石试样裂隙制备装置，其特征在于，所述调节件上还设有角度尺，用于测量所述限位板的转动角度。
8.如权利要求1所述的岩石试样裂隙制备装置，其特征在于，所述底座上设有转盘，所述转盘与所述底座转动连接，所述转盘与所述固定块固定连接。
9.如权利要求8所述的岩石试样裂隙制备装置，其特征在于，所述转盘的外周向均匀设有多个卡槽，所述底座上对应地设有转动设置的按压卡块，所述按压卡块与所述卡槽的配合用于限制所述转盘转动。
10.如权利要求8所述的岩石试样裂隙制备装置，其特征在于，所述转盘上沿周向均匀设有多个连接孔，所述底座上设有与所述连接孔对应的连接槽，所述连接孔和所述连接槽通过连接件连接，用于限制所述转盘转动。
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