CN112362442A - 一种类岩石试样制作模具及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种类岩石试样制作模具，包括底板、侧板、夹板、横向定位件、纵向定位件、钢片固定件和预制裂隙钢片，侧板、夹板和底板形成类岩石试样浇筑空间，由横向定位件、纵向定位件和钢片固定件共同组成裂隙定位组件，用于定位裂隙位置。本发明具有结构简单、操作方便、密封性好、能控制双裂隙不同尺寸和方位的特点，能有效解决岩石原样受切割技术的限制较难预制多裂隙的问题，用于类比研究含裂隙实体岩石材料的破裂机理、裂纹尺寸效应以及裂纹方位效应的测定。

Description

一种类岩石试样制作模具及其使用方法

技术领域

本发明涉及模具制作技术领域，更具体地说是涉及一种类岩石试样制作模具及其使用方法。

背景技术

岩体工程中，围岩在风化或开挖等作用下会产生大量的卸荷裂隙，裂隙发展会导致滑坡、坍塌等灾害，这些灾害与围岩内部裂隙的发育状态、演化过程密切相关。研究含裂隙岩体的强度、变形特征及裂隙、节理等初始损伤对其力学特性的影响具有重要意义。然而室外试验选取不同尺寸和方位的裂隙原岩制作裂隙试件难以实现，室内用模具制作含预制裂隙的类岩石试样是研究含裂隙岩体裂隙的扩展、贯通规律的有效手段。

目前含裂隙类岩石试样采用模具制作过程中存在如下不足之处：1)只能制作含单裂隙类岩石试样的模具，对于含双裂隙或多裂隙的类岩石试样制作较难；2)模具功能单一，裂隙的尺寸和方位不可改变，只能制作固定尺寸和位置的裂隙；3)模具整体密封性差，在制作类岩石试件过程中，进行材料浇注、振捣夯实，模具中的夹板、侧壁板会松动，使得连接处的缝隙中出现渗漏。

因此，如何提供一种结构简单、操作方便、密封性好，且能制作多裂隙、控制裂隙尺寸和方位的类岩石试样制作模具及提供其使用方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种能预制不同尺寸和方位的双裂隙或者多裂隙类岩石试样制作模具及其使用方法，能有效解决岩石原样受切割技术的限制无法预制多裂隙的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种类岩石试样制作模具，包括底板、侧板、夹板、横向定位件、纵向定位件、钢片固定件和预制裂隙钢片；

所述侧板垂直且可拆卸的设置于所述底板两侧，所述夹板垂直且可拆卸的设置于所述底板两端，并且所述夹板两端与所述侧板连接，所述底板、所述侧板与所述夹板围成顶部开口的模具型腔；

所述横向定位件与所述侧板可拆卸连接，并且所述横向定位件可沿所述侧板平行移动；所述纵向定位件与所述横向定位件可拆卸连接，并且所述纵向定位件可沿所述横向定位件滑动；所述纵向定位件与所述钢片固定件可拆卸连接，并且所述钢片固定件用于固定所述预制裂隙钢片；

所述横向定位件、所述纵向定位件、所述钢片固定件与所述预制裂隙钢片匹配设置有若干组，并且所述侧板、所述横向定位件、所述纵向定位件上均设置有刻度，所述钢片固定件可360°转动。

优选的，在上述一种类岩石试样制作模具中，所述底板上表面开设有对称设置的两个纵向凹槽和对称设置的两个横向凹槽，所述纵向凹槽与所述侧板相适配，所述横向凹槽与所述夹板相适配；并且所述底板上固定有螺杆，所述螺杆位于所述横向凹槽外侧。

优选的，在上述一种类岩石试样制作模具中，所述侧板两端均开设有凹槽，所述凹槽与所述夹板两端相适配；并且所述侧板两端均设置有螺纹孔，螺纹孔位于所述凹槽外侧。

优选的，在上述一种类岩石试样制作模具中，还包括连接杆，所述连接杆两端均设置有螺纹，中间设置有固定孔；所述连接杆依次穿过两个所述侧板上的螺纹孔，并且所述固定孔穿过所述螺杆，结合螺母实现所述侧板与所述底板的固定。

优选的，在上述一种类岩石试样制作模具中，所述横向定位件由横向滑动部和横向固定部组成，所述横向滑动部两端向下垂直延伸形成所述横向固定部；所述横向滑动部设置有条形通孔，所述横向固定部设置有螺纹孔，螺丝穿过所述横向固定部上的螺纹孔抵接在所述侧板外侧面，实现所述横向定位件与所述侧板的固定。

优选的，在上述一种类岩石试样制作模具中，所述纵向定位件由纵向滑动部和呈L型的纵向固定部组成，所述纵向滑动部设置有定位槽和定位孔，所述纵向固定部设置有螺纹孔，螺丝穿过所述纵向固定部上的螺纹孔与所述横向滑动部外侧抵接，实现所述纵向定位件与所述横向定位件的固定。

优选的，在上述一种类岩石试样制作模具中，所述钢片固定件包括手持部、固定部和钢片卡合部，所述固定部与所述定位槽相匹配，并且所述固定部上设置有螺纹孔；螺丝穿过螺纹孔将所述钢片固定件与所述纵向定位件固定；所述钢片卡合部与所述定位孔相匹配，并且所述钢片卡合部设置有螺纹孔，所述预制裂隙钢片由所述钢片卡合部夹紧，螺丝穿过螺纹孔与所述预制裂隙钢片抵接固定。

优选的，在上述一种类岩石试样制作模具中，所述侧板、所述横向定位件表面的刻度等距排列，长刻度间距5mm，短刻度间距1mm；所述纵向固定件的刻度等距排列，长刻度间夹角30°，短刻度间夹角15°。

本发明还公开上述类岩石试样制作模具的使用方法，包括以下步骤：

(1)将连接杆安装在螺杆上，两个侧板分别通过螺纹孔与连接杆固定连接，并将侧板底部固定于纵向凹槽内，然后将夹板从侧板的凹槽插入，直至与底板的横向凹槽抵接，连接杆两端以及螺杆顶部通过螺丝拧紧固定；

(2)将横向定位件安装在侧板上，将纵向定位件安装在横向定位件上，然后将钢片卡合部穿过定位孔，将钢片固定件与纵向定位件固定，由钢片卡合部将预制裂隙钢片固定；

(3)滑动横向定位件和纵向定位件到预制裂隙的位置，由钢片固定件带动预制裂隙钢片旋转，确定角度后，通过螺丝将预制裂隙钢片抵接在钢片卡合部夹紧固定；

(4)浇筑类岩石材料，浇筑到与夹板平齐时停止浇筑，在震动台上震动90秒，初凝后将横向固定件连同纵向固定件、钢片固定件和预制裂隙钢片一起取下，24h后脱膜放入养护箱养护28天，制得含预制裂隙的类岩石试样。

优选的，在上述一种类岩石试样制作模具的使用方法中，所述横向定位件、所述纵向定位件、所述钢片固定件和所述预制裂隙钢片匹配设置，并至少设置有一组。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种类岩石试样制作模具及其使用方法，具有以下优点：

(1)本发明能预制同时含两条或多条裂隙的不同方位和尺寸的类岩石试样，能有效解决实体岩石材料受切割技术的限制，无法在满足精度的前提下，制成含规定要求裂隙的试件，对类比研究含裂隙实体岩石材料的破裂机理、裂纹尺寸效应以及裂纹方位效应的测定具有重要意义；

(2)本发明通过利用横向定位件在侧板上前后自由滑动、纵向定位件在横向定位件上左右自由滑动和钢片固定件360°旋转实现裂隙的定位，并且横向定位件、纵向定位件和钢片固定件上均有刻度，操作方便，能较精确地调节预制裂隙的位置；

(3)本发明通过利用底板横向和纵向分别两个凹槽和侧板前后两个凹槽将底板、侧板和夹板紧密固定形成模具型腔，密封性好，浇筑过程不会出现漏浆等现象。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明模具的整体结构示意图；

图2附图为本发明底板的结构示意图；

图3附图为本发明侧板的结构示意图；

图4附图为本发明夹板的结构示意图；

图5附图为本发明横向定位件的结构示意图；

图6附图为本发明纵向定位件的结构示意图；

图7附图为本发明钢片定位件的结构示意图；

图8附图为本发明预制裂隙钢片的结构示意图；

图9附图为本发明连接杆的结构示意图。

在图中：

1为底板、11为纵向凹槽、12为横向凹槽、13为螺杆、2为侧板、21为凹槽、3为夹板、4为横向定位件、41为横向滑动部、411为条形通孔、42为横向固定部、5为纵向定位件、51为纵向滑动部、511为定位槽、512为定位孔、52为纵向固定部、6为钢片固定件、61为手持部、62为固定部、63为钢片卡合部、7为预制裂隙钢片、8为连接杆、81为固定孔。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种可调节裂隙尺寸和方位的类岩石试样制作模具及其使用方法，能有效解决岩石原样受切割技术的限制无法预制双裂隙或者多裂隙的问题，类比研究含裂隙实体岩石材料的破裂机理、裂纹尺寸效应以及裂纹方位效应的测定。

一种类岩石试样制作模具，包括底板1、侧板2、夹板3、横向定位件4、纵向定位件5、钢片固定件6和预制裂隙钢片7；

侧板2垂直且可拆卸的设置于底板1两侧，夹板3垂直且可拆卸的设置于底板1两端，并且夹板3两端与侧板2连接，底板1、侧板2与夹板3围成顶部开口的模具型腔；

横向定位件4与侧板2可拆卸连接，并且横向定位件4可沿侧板2平行移动；纵向定位件5与横向定位件4可拆卸连接，并且纵向定位件5可沿横向定位件4滑动；纵向定位件5与钢片固定件6可拆卸连接，并且钢片固定件6用于固定预制裂隙钢片7；

横向定位件4、纵向定位件5、钢片固定件6与预制裂隙钢片7匹配设置有若干组，并且侧板2、横向定位件4、纵向定位件5上均设置有刻度，钢片固定件6可360°转动。

为了进一步优化上述技术方案，底板1上表面开设有对称设置的两个纵向凹槽11和对称设置的两个横向凹槽12，纵向凹槽11与侧板2相适配，横向凹槽12与夹板3相适配；并且底板1上固定有螺杆13，螺杆13位于横向凹槽12外侧。

为了进一步优化上述技术方案，侧板2两端均开设有凹槽21，凹槽21与夹板3两端相适配；并且侧板2两端均设置有螺纹孔，螺纹孔位于凹槽21外侧。

为了进一步优化上述技术方案，还包括连接杆8，连接杆8两端均设置有螺纹，中间设置有固定孔81；连接杆8依次穿过两个侧板2上的螺纹孔，并且固定孔81穿过螺杆13，结合螺母实现侧板2与底板1的固定。

为了进一步优化上述技术方案，横向定位件4由横向滑动部41和横向固定部42组成，横向滑动部41两端向下垂直延伸形成横向固定部42；横向滑动部41设置有条形通孔411，横向固定部42设置有螺纹孔，螺丝穿过横向固定部42上的螺纹孔抵接在侧板2外侧面，实现横向定位件4与侧板2的固定。

为了进一步优化上述技术方案，纵向定位件5由纵向滑动部51和呈L型的纵向固定部52组成，纵向滑动部51设置有定位槽511和定位孔512，纵向固定部52设置有螺纹孔，螺丝穿过纵向固定部52上的螺纹孔与横向滑动部41外侧抵接，实现纵向定位件5与横向定位件4的固定。

为了进一步优化上述技术方案，钢片固定件6包括手持部61、固定部62和钢片卡合部63，固定部62与定位槽511相匹配，并且固定部62上设置有螺纹孔；螺丝穿过螺纹孔将钢片固定件6与纵向定位件5固定；钢片卡合部63与定位孔512相匹配，并且钢片卡合部63设置有螺纹孔，预制裂隙钢片7由钢片卡合部63夹紧，螺丝穿过螺纹孔与预制裂隙钢片7抵接固定。

本发明还公开上述类岩石试样制作模具的使用方法，包括以下步骤：

(1)将连接杆8安装在螺杆13上，两个侧板2分别通过螺纹孔与连接杆8固定连接，并将侧板2底部固定于纵向凹槽11内，然后将夹板3从侧板2的凹槽21插入，直至与底板1的横向凹槽12抵接，连接杆8两端以及螺杆13顶部通过螺丝拧紧固定；

(2)将横向定位件4安装在侧板2上，将纵向定位件5安装在横向定位件4上，然后将钢片卡合部63穿过定位孔512，将钢片固定件6与纵向定位件5固定，由钢片卡合部63将预制裂隙钢片7固定；

(3)滑动横向定位件4和纵向定位件5到预制裂隙的位置，由钢片固定件6带动预制裂隙钢片7旋转，确定角度后，通过螺丝将预制裂隙钢片7抵接在钢片卡合部63夹紧固定；

(4)浇筑类岩石材料，浇筑到与夹板3平齐时停止浇筑，在震动台上震动90秒，初凝后将横向固定件4连同纵向固定件5、钢片固定件6和预制裂隙钢片7一起取下，24h后脱膜放入养护箱养护28天，制得含预制裂隙的类岩石试样。

为了进一步优化上述技术方案，横向定位件4、纵向定位件5、钢片固定件6和预制裂隙钢片7匹配设置，并至少设置有一组。

下面通过具体实施例进行说明，需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、横、纵……)仅用于解释在某一特定姿态。

参见附图1-9，本发明实施例公开了一种可调节裂隙尺寸和方位的类岩石试样制作模具，包括底板1、侧板2、夹板3、横向定位件4、纵向定位件5、钢片固定件6和预制裂隙钢片7；

底板1分别和夹板3、侧板2可拆卸连接；横向定位件4和侧板2可拆卸连接；纵向定位件5和横向定位件4可拆卸连接；纵向定位件5和钢片固定件6可拆卸连接；钢片固定件6和预制裂隙钢片7可拆卸连接；底板1上表面横向和纵向分别开设两个凹槽，横向凹槽12沿横向从前端延伸至后端，纵向凹槽11沿纵向从左端延伸至右端；侧板2内表面沿上下开设两个凹槽21，凹槽21从上端延伸至下端；凹槽21与夹板3相适配；横向定位件4可在侧板2上滑动；纵向定位件5可在横向定位件4上滑动；钢片固定件6可360°转动。

其中，底板1左右长度81mm，前后长度160mm，厚度7.5mm；两端垂直方向上分别设有一螺杆13，螺杆13高为40mm，螺杆直径为4mm；底板1上表面左右距离边缘3mm开设两个纵向凹槽11，凹槽左右长度7.5mm，前后长度160mm，深度3mm；底板上表面前后距离边缘12.5mm开设两个横向凹槽12，凹槽左右长度64mm，前后长度7.5mm，深度3mm。

侧板2上下长度68mm，前后长度160mm，厚度7.5mm；侧板2表面前后距离边缘12.5mm开设两个凹槽21，凹槽21上下长度68mm，前后长度7.5mm，深度2mm；侧板21前后设有螺纹孔，连接杆8可穿过螺纹孔并通过螺母固定；侧板2上表面设有刻度，刻度等距排列，长刻度间距5mm，短刻度间距1mm。

夹板3上下长度63mm，左右长度64mm，厚度7.5mm；连接杆8左右长度92mm，直径6mm；连接杆8用于连接和固定底板1和侧板2。

横向定位件4左右长度78mm，前后长度16mm，厚度3mm；横向滑动部41中间镂空的条形通孔411左右长度60mm，前后长度10mm；横向固定部42上设有直径4mm的螺纹孔；横向定位件4可在侧板上前后滑动，并通过螺丝固定；横向定位件4上表面设有刻度，刻度等距排列，长刻度间距5mm，短刻度间距1mm。

纵向定位件5前后长度22mm，上下长度5mm；定位槽511和定位孔512的直径分别为11mm和6mm；纵向固定部52设有直径为4mm的螺纹孔；纵向定位件5可在横向定位件4上左右滑动，并通过螺丝固定；纵向定位件5上表面设有刻度，刻度等距排列，长刻度间夹角30°，短刻度间夹角15°。

钢片固定件6上表面设有两个螺纹孔，钢片卡合部63设有一个螺纹孔；钢片固定件6可360°旋转以改变预制裂隙钢片7的角度；钢片固定件6下方设有开口以固定预制裂隙钢片7。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方案而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述得比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种类岩石试样制作模具，其特征在于，包括底板、侧板、夹板、横向定位件、纵向定位件、钢片固定件和预制裂隙钢片；

所述侧板垂直且可拆卸的设置于所述底板两侧，所述夹板垂直且可拆卸的设置于所述底板两端，并且所述夹板两端与所述侧板连接，所述底板、所述侧板与所述夹板围成顶部开口的模具型腔；

所述横向定位件与所述侧板可拆卸连接，并且所述横向定位件可沿所述侧板平行移动；所述纵向定位件与所述横向定位件可拆卸连接，并且所述纵向定位件可沿所述横向定位件滑动；所述纵向定位件与所述钢片固定件可拆卸连接，并且所述钢片固定件用于固定所述预制裂隙钢片；

所述横向定位件、所述纵向定位件、所述钢片固定件与所述预制裂隙钢片匹配设置有若干组，并且所述侧板、所述横向定位件、所述纵向定位件上均设置有刻度，所述钢片固定件可360°转动。

2.根据权利要求1所述的一种类岩石试样制作模具，其特征在于，所述底板上表面开设有对称设置的两个纵向凹槽和对称设置的两个横向凹槽，所述纵向凹槽与所述侧板相适配，所述横向凹槽与所述夹板相适配；并且所述底板上固定有螺杆，所述螺杆位于所述横向凹槽外侧。

3.根据权利要求2所述的一种类岩石试样制作模具，其特征在于，所述侧板两端均开设有凹槽，所述凹槽与所述夹板两端相适配；并且所述侧板两端均设置有螺纹孔，螺纹孔位于所述凹槽外侧。

4.根据权利要求3所述的一种类岩石试样制作模具，其特征在于，还包括连接杆，所述连接杆两端均设置有螺纹，中间设置有固定孔；所述连接杆依次穿过两个所述侧板上的螺纹孔，并且所述固定孔穿过所述螺杆，结合螺母实现所述侧板与所述底板的固定。

5.根据权利要求1所述的一种类岩石试样制作模具，其特征在于，所述横向定位件由横向滑动部和横向固定部组成，所述横向滑动部两端向下垂直延伸形成所述横向固定部；所述横向滑动部设置有条形通孔，所述横向固定部设置有螺纹孔，螺丝穿过所述横向固定部上的螺纹孔抵接在所述侧板外侧面，实现所述横向定位件与所述侧板的固定。

6.根据权利要求5所述的一种类岩石试样制作模具，其特征在于，所述纵向定位件由纵向滑动部和呈L型的纵向固定部组成，所述纵向滑动部设置有定位槽和定位孔，所述纵向固定部设置有螺纹孔，螺丝穿过所述纵向固定部上的螺纹孔与所述横向滑动部外侧抵接，实现所述纵向定位件与所述横向定位件的固定。

7.根据权利要求6所述的一种类岩石试样制作模具，其特征在于，所述钢片固定件包括手持部、固定部和钢片卡合部，所述固定部与所述定位槽相匹配，并且所述固定部上设置有螺纹孔；螺丝穿过螺纹孔将所述钢片固定件与所述纵向定位件固定；所述钢片卡合部与所述定位孔相匹配，并且所述钢片卡合部设置有螺纹孔，所述预制裂隙钢片由所述钢片卡合部夹紧，螺丝穿过螺纹孔与所述预制裂隙钢片抵接固定。

8.一种权利要求1-7任一项所述类岩石试样制作模具的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将连接杆安装在螺杆上，两个侧板分别通过螺纹孔与连接杆固定连接，并将侧板底部固定于纵向凹槽内，然后将夹板从侧板的凹槽插入，直至与底板的横向凹槽抵接，连接杆两端以及螺杆顶部通过螺丝拧紧固定；

(2)将横向定位件安装在侧板上，将纵向定位件安装在横向定位件上，然后将钢片卡合部穿过定位孔，将钢片固定件与纵向定位件固定，由钢片卡合部将预制裂隙钢片固定；

(3)滑动横向定位件和纵向定位件到预制裂隙的位置，由钢片固定件带动预制裂隙钢片旋转，确定角度后，通过螺丝将预制裂隙钢片抵接在钢片卡合部夹紧固定；

(4)浇筑类岩石材料，浇筑到与夹板平齐时停止浇筑，在震动台上震动90秒，初凝后将横向固定件连同纵向固定件、钢片固定件和预制裂隙钢片一起取下，24h后脱膜放入养护箱养护28天，制得含预制裂隙的类岩石试样。

9.根据权利要求8所述的类岩石试样制作模具的使用方法，其特征在于，所述横向定位件、所述纵向定位件、所述钢片固定件和所述预制裂隙钢片匹配设置，并至少设置有一组。

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