CN113203617B - 裂隙岩体试件制样模具及其制样方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种裂隙岩体试件制样模具，包括模具框、顶板、横梁及裂隙形成装置。模具框设有制备试件的腔体，顶板安装于模具框上，顶板设有连通腔体的开口，顶板远离模具框的表面设有安装架。横梁放置于安装架上，且横梁通过第一卡扣安装于安装架上。裂隙形成装置包括滑块、球铰及裂隙板，滑块可滑动地套设于横梁上，且滑块通过第二卡扣固定于横梁，球铰可转动地安装于滑块上，裂隙板与球铰连接，裂隙板穿过开口伸入到腔体内。本发明还提供一种裂隙岩体试件制样方法。上述裂隙岩体试件制样模具及其制样方法，解决了相似试验建立多条、多角度裂隙岩石试件的问题，具有裂隙角度可调，位置可变，可重复使用等优点，便于后续试验研究。
Description
技术领域
本发明涉及裂隙岩体技术领域，具体涉及一种裂隙岩体试件制样模具及其制样方法。
背景技术
目前，研究山体滑坡是岩土工程的一项重要领域，是为保障人民群众的生命以及财产安全所必须要深入研究的重要课题，而岩体内部的裂隙山体的稳定性占据着至关重要的地位，其不但破坏了岩体的完整性，还为水及其他液体在山体中的渗流提供了通道，提高了透水性，进一步加剧岩体的腐蚀，造成岩体强度降低，甚至导致山体滑坡。
由于岩体的形成经过了长期地质作用，其内部情况复杂，野外实地取样难度高，且后期处理易在试样内产生新的裂隙，导致实验误差变大。考虑多种因素，通常利用模具自制裂隙岩体模拟天然裂隙岩体，研究其力学变形特征和破坏规律。但是，已有的模具大多不能多次利用，在模具制造完成后，裂隙位置、角度也一并固定，难以做到位置自由，角度可调，裂隙数目可变，而实验通常需要具有裂隙多样化的岩体，固定的模具难以循环利用，增加实验成本。
发明内容
基于此，有必要针对现有的模具，无法调整裂隙的角度及位置的问题，提供一种裂隙岩体试件制样模具及其制样方法。
一种裂隙岩体试件制样模具，包括：
模具框，设有制备试件的腔体；
顶板，安装于所述模具框上，所述顶板设有连通所述腔体的开口，所述顶板远离所述模具框的表面设有安装架；
横梁，放置于所述安装架上，且所述横梁通过第一卡扣安装于所述安装架上；及
裂隙形成装置，包括滑块、球铰及裂隙板，所述滑块可滑动地套设于所述横梁上，且所述滑块通过第二卡扣固定于所述横梁，所述球铰可转动地安装于所述滑块上，所述裂隙板与所述球铰连接，所述裂隙板穿过所述开口伸入到所述腔体内。
在其中一个实施例中，所述模具框包括底板及侧板，所述侧板安装于所述底板上围成所述腔体。
在其中一个实施例中，所述顶板远离所述模具框的表面设有凸棱，所述凸棱沿周向方向延伸形成所述安装架。
在其中一个实施例中，所述滑块设有转动槽、连接通道及卡槽，所述连接通道连接所述转动槽及所述卡槽，所述球铰可转动地设置于转动槽内，所述连接通道的侧壁能够变形，所述球铰能够穿过所述连接通道卡接在所述卡槽内，以固定所述裂隙板的角度。
在其中一个实施例中，所述球铰的表面设有凹槽，所述卡槽的侧壁设有与所述凹槽配合的凸起。
在其中一个实施例中，所述横梁设有多个，多个所述横梁相互层叠交叉，每个所述横梁上至少安装一个所述裂隙形成装置。
一种裂隙岩体试件制样方法，采用上述任意一项所述的裂隙岩体试件制样模具，包括以下步骤：
提供裂隙岩体试件制样模具；
根据实际裂隙岩体得出制样试件的裂隙位置及角度，然后将横梁和滑块安装到预定位置，旋转裂隙板达到设计角度；
在模具框的内壁涂脱模剂，将水泥砂浆通过开口倒入腔体内，并将水泥砂浆振捣密实整平，然后拆除模具得到试件；
将试件放置在恒温恒湿箱内养护，最终得到裂隙岩体试件。
在其中一个实施例中，所述提供裂隙岩体试件制样模具的步骤具体为：
将侧板与底板连接，然后将顶板安装于所述侧板上。
在其中一个实施例中，所述将横梁和滑块安装到预定位置的步骤具体为：
将滑块套设于横梁上，将横梁放置于安装架上，且将横梁调整到预设位置后利用第一卡扣固定，滑动滑块将滑块调整到预设位置，然后利用第二卡扣固定。
在其中一个实施例中，所述将试件放置在恒温恒湿箱内养护，最终得到裂隙岩体试件的步骤具体为：
将试件放置在恒温恒湿箱内至少养护28天，箱内温度控制在20±2℃，湿度控制在95%，最终得到裂隙岩体试件。
上述裂隙岩体试件制样模具及其制样方法至少具有以下优点：
1、使用该模具可避免野外取样回来做实验的误差，经济、实惠，安装拆卸方便，可多次循环使用，避免浪费，同时不影响岩体试样的完整性，能较好的模拟裂隙岩体的真实情况。
2、可以根据被模拟的真实岩体的裂隙角度，调整横梁及滑块的位置和裂隙板的角度，实现整裂隙的角度及位置，可以更好的模拟真实岩体的状态，使得到的岩体试件能尽可能的模拟真实裂隙岩体的物理性质，提高实验的准确性。
3、单个或多个滑块穿过横梁并可在其中移动，调整裂隙板位置，可模拟多条裂隙，并根据实验需要制样，尽可能还原出裂隙岩体的真实情况，提高实验准确性。4、制作出的试件能够较为准确的还原真实岩体的实际情况，外观平整，内部均匀紧密，使模拟实验得到结果真实性大大提高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为一实施方式中裂隙岩体试件制样模具的结构示意图；
图2为图1所示裂隙岩体试件制样模具的俯视图；
图3为图1中裂隙形成装置的结构示意图；
图4为图3所示裂隙形成装置的剖视图；
图5为一实施方式中裂隙岩体试件制样方法的流程图。
附图标记：10-模具框，12-底板，14-侧板，20-顶板，22-开口，24-安装架，30-横梁，40-裂隙形成装置，42-滑块，422-转动槽，424-连接通道，426-卡槽，44-球铰，46-裂隙板，52-第一卡扣，54-第二卡扣。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此发明不受下面公开的具体实施的限制。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
请参阅图1，一实施方式中的裂隙岩体试件制样模具，包括模具框10、顶板20、横梁30及裂隙形成装置40。
模具框10设有制备试件的腔体。一实施方式中，模具框10包括底板12及侧板14，侧板14设置于底板12上围成腔体。具体地，底板12和侧板14均设有螺丝孔，螺钉穿设于螺丝孔内，实现底板12和侧板14固定连接。其中，模具框10为长方体结构，四个侧板14分别与底板12的四个侧边平齐。
请一并参阅图2，顶板20安装于模具框10上，顶板20设有连通腔体的开口22，外部的水泥砂浆可以通过开口22倒入到腔体内。底板12远离模具框10的表面设有安装架24。具体地，底板12远离模具框10的表面设有凸棱，凸棱沿周向方向延伸形成安装架24。具体在本实施方式中，安装架24呈矩形结构。
横梁30放置于安装架24上，且横梁30通过第一卡扣52安装于安装架24上。具体地，横梁30放置于安装架24相对的凸棱上，每侧凸棱的内壁和外壁均分布有第一卡扣52，因此实现横梁30固定在安装架24上。其中，横梁30可以根据裂隙的位置和数量，自由选择放置位置及数目。多个横梁30可以平行设置，当然多个横梁30也可以相互层叠交叉。
请一并参阅图3，裂隙形成装置40用于试件制备中使岩体中产生裂隙，裂隙形成装置40安装于横梁30上，每个横梁30上可以安装一个裂隙形成装置40，当然也可以根据需要安装多个。一实施方式中，裂隙形成装置40包括滑块42、球铰44及裂隙板46。
滑块42可滑动地套设于横梁30，滑块42在横梁30上的自由滑动可以调整裂隙形成装置40的位置。滑块42通过第二卡扣54固定于横梁30上。具体地，第二卡扣54扣合在横梁30上，滑块42的两端均设有第二卡扣54，实现固定滑块42的位置。球铰44可转动地安装于滑块42上，裂隙板46与球铰44连接，裂隙板46穿过开口22伸入到腔体内。裂隙板46可以360°转动，实现可以形成任意角度的裂隙。
请参阅图4，一实施方式中，为了实现裂隙板46角度调整后固定裂隙板46，滑块42设有转动槽422、连接通道424及卡槽426。连接通道424连通转动槽422及卡槽426，球铰44可转动地设置于转动槽422内，连接通道424的侧壁能够变形，球铰44能够穿过连接通道424卡接在卡槽426内，以固定裂隙板46的角度。
具体地，滑块42全部或者设置连接通道424及卡槽426部分可以为橡胶制成，实现连接通道424能够变形，球铰44能够穿过。卡槽426的直径小于转动槽422的直径，球铰44进入卡槽426内后被夹紧固定。进一步地，球铰44的表面设有凹槽，卡槽426的侧壁设有与凹槽配合的凸起，实现进一步固定球铰44，实现裂隙板46角度的固定。
请参阅图5，本发明还提供一种裂隙岩体试件制样方法，为实现该制样方法，其采用上述裂隙岩体试件制样装置。具体地，该制样方法包括以下步骤：
步骤S110：提供裂隙岩体试件制样装置。
具体地，利用螺丝，将侧板14与底板12连接固定得到模具框10，将顶板20与侧板14连接固定，形成下部闭合上部开口22的立方体。
步骤S120：根据实际裂隙岩体得出制样试件的裂隙位置及角度，然后将横梁30和滑块42安装到预定位置，旋转裂隙板46达到设计角度。
具体地，根据实际裂隙岩体得出制样试件的裂隙位置及角度，将滑块42套设于横梁30上，将横梁30放置于安装架24上。利用钢尺测量横梁30放置位置及距离，将其放置于预先设计位置后利用第一卡扣52，将横梁30固定于顶板20的安装架24上。然后滑动滑块42，利用钢尺将滑块42移动调整至预先设计位置，然后利用第二卡扣54固定滑块42。
最后旋转裂隙板46，直至达到设计角度，按压球铰44，使球铰44穿过连接通道424卡接在卡槽426内，实现裂隙板46角度的固定。
步骤S130：在模具框10的内壁涂脱模剂，将水泥砂浆通过开口22倒入腔体内，并将水泥砂浆密实整平，拆除模具得到试件。
具体地，倒入水泥砂浆前，在模具内表面涂脱模剂，根据实际裂隙岩体的力学性质以及参数配置水泥砂浆，将水泥砂浆通过顶板20的开口22缓慢倒入制样模具中，并对其振捣密实，整平，随后放置常温空气中，至少36小时后方可拆除模具。
步骤S140：将试件放置在恒温恒湿向内养护，最终得到裂隙岩体试件。
具体地，将试件放置恒温恒湿箱内至少养护28天，箱内温度应控制在20±2℃，湿度控制在95%，最终得到裂隙岩体试件。
上述裂隙岩体试件制样模具及其制样方法，可以根据被模拟的真实岩体的裂隙角度，调整横梁30及滑块42的位置和裂隙板46的角度，实现调整裂隙的角度及位置，可模拟多条裂隙，尽可能还原出裂隙岩体的真实情况，提高实验的准确性。以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (9)
1.一种裂隙岩体试件制样模具，其特征在于，包括：
模具框，设有制备试件的腔体；
顶板，安装于所述模具框上，所述顶板设有连通所述腔体的开口，所述顶板远离所述模具框的表面设有安装架；
横梁，放置于所述安装架上，且所述横梁通过第一卡扣安装于所述安装架上；及
裂隙形成装置，包括滑块、球铰及裂隙板，所述滑块可滑动地套设于所述横梁上，且所述滑块通过第二卡扣固定于所述横梁，所述球铰可转动地安装于所述滑块上，所述裂隙板与所述球铰连接，所述裂隙板穿过所述开口伸入到所述腔体内；
所述滑块设有转动槽、连接通道及卡槽，所述连接通道连接所述转动槽及所述卡槽，所述球铰可转动地设置于转动槽内，所述连接通道的侧壁能够变形，所述球铰能够穿过所述连接通道卡接在所述卡槽内，以固定所述裂隙板的角度。
2.根据权利要求1所述的裂隙岩体试件制样模具，其特征在于，所述模具框包括底板及侧板，所述侧板安装于所述底板上围成所述腔体。
3.根据权利要求1所述的裂隙岩体试件制样模具，其特征在于，所述顶板远离所述模具框的表面设有凸棱，所述凸棱沿周向方向延伸形成所述安装架。
4.根据权利要求1所述的裂隙岩体试件制样模具，其特征在于，所述球铰的表面设有凹槽，所述卡槽的侧壁设有与所述凹槽配合的凸起。
5.根据权利要求1所述的裂隙岩体试件制样模具，其特征在于，所述横梁设有多个，多个所述横梁相互层叠交叉，每个所述横梁上至少安装一个所述裂隙形成装置。
6.一种裂隙岩体试件制样方法，采用权利要求1-5任意一项所述的裂隙岩体试件制样模具，其特征在于，包括以下步骤：
提供裂隙岩体试件制样模具；
根据实际裂隙岩体得出制样试件的裂隙位置及角度，然后将横梁和滑块安装到预定位置，旋转裂隙板达到设计角度；
在模具框的内壁涂脱模剂，将水泥砂浆通过开口倒入腔体内，并将水泥砂浆振捣密实整平，然后拆除模具得到试件；
将试件放置在恒温恒湿箱内养护，最终得到裂隙岩体试件。
7.根据权利要求6所述的裂隙岩体试件制样方法，其特征在于，所述提供裂隙岩体试件制样模具的步骤具体为：
将侧板与底板连接，然后将顶板安装于所述侧板上。
8.根据权利要求6所述的裂隙岩体试件制样方法，其特征在于，所述将横梁和滑块安装到预定位置的步骤具体为：
将滑块套设于横梁上，将横梁放置于安装架上，且将横梁调整到预设位置后利用第一卡扣固定，滑动滑块将滑块调整到预设位置，然后利用第二卡扣固定。
9.根据权利要求6所述的裂隙岩体试件制样方法，其特征在于，所述将试件放置在恒温恒湿箱内养护，最终得到裂隙岩体试件的步骤具体为：将试件放置在恒温恒湿箱内至少养护28天，箱内温度控制在20±2℃，湿度控制在95%，最终得到裂隙岩体试件。
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