CN114323845A - 一种节理组岩体的制作工装及其方法 - Google Patents

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芦志刚
洛锋
李洪涛
董飞
白璐
秦勇
赵杰
高帅
樊浩冬
刁杨龙
孙赓
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本发明涉及一种节理组岩体的制作工装及其方法,组装工装并固定,在底部亚克力板、槽钢架和压头涂抹密封胶泥,使上、下圆形亚克力板的预制缝隙方向一致,并固定,预制缝隙由上而下插接钢片,上部圆形亚克力的中心预留孔插入铝合金圆棒,通过注浆孔注浆,注浆完成后,用木槌轻震槽钢架和压头,清除浆液中的气泡;初凝后,拆装,风干,观察试件,调整角度,重新制作试件。该方法简单易行,通过改变通过两张带有预制缝隙的圆形亚克力板上插片的方式,就可以制作模拟含有不同种类节理组岩体试件,通过旋转上下两张带有预制缝隙的圆形亚克力板,就可以快速调整所制作试件的预制节理组倾角,方法经济简便,可供同类实验参考。

Description

一种节理组岩体的制作工装及其方法
技术领域
本发明属于岩体工程领域,尤其涉及一种节理组岩体的制作工装及其方法。
背景技术
对于含不同角度节理组岩体试件的制作,目前的制作方法复杂,且涉及到的浇筑板材基本为一次性用品,浪费情况严重;而且目前可以移动的在原架体上进行研究节理岩体巷道围岩的试验装置很少见;此外,目前对于节理巷道围岩失稳问题上的研究,受实验方法所限,或试件尺寸过小,不能对节理巷道围岩进行宏观失稳模拟;或使用平面应力试验台模拟,尺寸过大,对节理巷道围岩失稳的细致研究不能实现,因此研究受限,对于节理组疏密程度、排列方式等影响因素,未能展开进一步研究。
发明内容
鉴于此,本发明的目的在于,提供一种用于模拟节理巷道围岩失稳的节理组岩体的制作及其方法。
为了达到上述目的,进而采取的技术方案如下:
一种节理组岩体的制作工装,包括底部压板,所述底部压板上部放置下部亚克力板,下部亚克力板上放置有槽钢架,槽钢架上部放置上部亚克力板,上部亚克力板上放置上部压板,所述底部压板、下部亚克力板和槽钢架下部的边缘通过螺丝固定连接,以及槽钢架上部、上部亚克力板和上部压板的边缘通过螺丝固定连接;
所述上部亚克力板和下部亚克力板为原型结构,且上部亚克力板和下部亚克力板上分别均匀排列开设有若干预制缝隙,上部亚克力板和下部亚克力板的预制缝隙之间插接有钢片,所述槽钢架呈匚型结构,槽钢架的敞口一侧顶接有压头,同时,压头通过上部亚克力板和下部亚克力板加持固定;
所述上部亚克力板对应槽钢架四角位置分别开设有注浆孔;
此外,所述上部压板中间设置有透明的观察窗口,所述观察窗口和上部亚克力板中心位置分别对应开设中心预留孔,所述中心预留孔插接有铝合金圆棒。
优选地:所述中心预留孔的孔径为100mm,所述铝合金圆棒的规格为Ф100mm、长200mm。
优选地:所述钢片规格为2mm×30mm×200mm,所述预制缝隙的区域为400mm×400mm,浇注孔为30mm×30mm的方孔。
一种用于模拟节理巷道围岩失稳的节理组岩体的制作方法,采用上述的一种节理组岩体的制作工装,其包括以下步骤:
S1:将底部压板、底部亚克力板、槽钢架与压头依次置于实验平台上,调整三部分四角定位孔重合,用螺丝将三者构成的底部注浆槽固定;
S2:在底部亚克力板与槽钢架和压头的连接处,涂抹密封胶泥,保证试件浇筑时的密闭性;
S3:将上部亚克力板覆于槽钢架和压头之上,调整上部亚克力板角度,使其预制缝隙方向与底部亚克力板的预制缝隙方向一致,调整定位孔与槽钢架相吻合,上紧螺丝,将实验装置上部固定;
S4:由上至下依次穿过上下两张亚克力板的预制缝隙,固定钢片位置,并以紧凑、交错或间隔的方式将中心的观察区域插满,并在上部亚克力板中心预留孔位置插入铝合金圆棒;
S5:选择水泥、石灰、砂三种材料,依据所模拟的材料确定质量比,并与水一同混合成浆液;
S6:量取四份调配的浆液,分别置于10L圆筒中,并使用漏斗配合上部亚克力板四角上的注浆孔进行同时注浆;
S7:注浆完成后,使用木槌轻震槽钢架和压头,清除浆液中的气泡;
S8:初凝后,卸下底部压板和两块亚克力板,取出钢片及中部铝合金圆棒,形成预制节理组岩体试件;
S9:将带有预制节理组岩体的试件和试件连接的槽钢架置于通风干燥处,进行自然风干,经后期试件养护,使预制节理组岩体试件成型。
一种用于模拟节理巷道围岩失稳的节理组岩体的制作方法,还包括以下步骤:
S10:在槽钢架上安装底部压板和上部压板,将带有试件的装置置于三轴压缩机压缩平台,由压头方向进行施压,从上部压板的观察窗口处观察试件变形破坏情况;
S11:一次实验后,清理槽钢架上试件,同时旋转上下两张带有预制缝隙的圆形亚克力板至30°、45°、60°、90°,重复以上步骤1至步骤9,即可制作得到含不同角度节理组岩体试件。
优选地:S6中,水泥、石灰、砂和水四种材料的质量比为1:7:3:6。
优选地:S8中,初凝时间为3~6h。
本发明的有益效果是:
(1)该方法简单易行,通过改变通过两张带有预制缝隙的圆形亚克力板上插片的方式,就可以制作模拟含有不同种类节理组岩体试件,通过旋转上下两张带有预制缝隙的圆形亚克力板,就可以快速调整所制作试件的预制节理组倾角,方法经济简便,可供同类实验参考;
(2)该方法将岩体的制作与试验相结合,使浇筑后的岩体试件通过拆卸两块注模圆板,就可以于原架体上进行节理岩体巷道围岩的试验,且装置轻便,可以移动,为试件的加压提供了前提条件;
(3)调正了试件的尺寸,提供了一种用于模拟节理巷道围岩失稳的节理组岩体制作方法,对于节理组岩体破裂机制问题的深入研究,提供了一个有效途径。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1为本发明涉及装置的分解图;
图2为本发明涉及装置的装配图。
1-上部压板,2-观察窗口,3-定位孔,4-上部亚克力板,5-中心预留孔,6-注浆孔,7-压头,8-槽钢架,9-预制缝隙,10-底部亚克力板,11-底部压板。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请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申请一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,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,都应当属于本申请保护的范围。
请参考图1-2:
一种用于制作模拟节理巷道围岩失稳节理组岩体的工装,包括底部压板11,所述底部压板11上部放置下部亚克力板10,下部亚克力板10上放置有槽钢架8,槽钢架8上部放置上部亚克力板4,上部亚克力板4上放置上部压板1,所述底部压板11、下部亚克力板10和槽钢架8下部的边缘通过螺丝固定连接,以及槽钢架8上部、上部亚克力板4和上部压板1的边缘通过螺丝固定连接,此外,所述底部压板11、下部亚克力板10、槽钢架8、上部亚克力板4和上部压板1棱边都均匀开设有若干螺丝孔3;
所述上部亚克力板4和下部亚克力板10为原型结构,且上部亚克力板4和下部亚克力板10上分别均匀排列开设有若干预制缝隙9,上部亚克力板4和下部亚克力板10的预制缝隙9之间插接有钢片12,所述槽钢架8呈匚型结构,槽钢架8的敞口一侧顶接有压头7,同时,压头7通过上部亚克力板4和下部亚克力板10加持固定;
此外,所述上部亚克力板4对应槽钢架8四角位置分别开设有注浆孔6,所述钢片12规格为2mm×30mm×200mm,所述预制缝隙9的区域为400mm×400mm,浇注孔为30mm×30mm的方孔。
所述上部压板1中间设置有透明的观察窗口2,所述观察窗口2和上部亚克力板4中心位置分别对应开设中心预留孔5,所述中心预留孔5插接有铝合金圆棒,所述中心预留孔5的孔径为100mm,所述铝合金圆棒的规格为Ф100mm、长200mm。
一种用于模拟节理巷道围岩失稳的节理组岩体的制作方法,采用上述的一种节理组岩体的制作工装,其包括以下步骤:
S1:将底部压板、底部亚克力板、槽钢架与压头依次置于实验平台上,调整三部分四角定位孔重合,用螺丝将三者构成的底部注浆槽固定;
S2:在底部亚克力板与槽钢架和压头的连接处,涂抹密封胶泥,保证试件浇筑时的密闭性;
S3:将上部亚克力板覆于槽钢架和压头之上,调整上部亚克力板角度,使其预制缝隙方向与底部亚克力板的预制缝隙方向一致,调整定位孔与槽钢架相吻合,上紧螺丝,将实验装置上部固定;
S4:由上至下依次穿过上下两张亚克力板的预制缝隙,固定钢片位置,并以紧凑、交错或间隔的方式将中心的观察区域插满,并在上部亚克力板中心预留孔位置插入铝合金圆棒;
S5:选择水泥、石灰、砂三种材料,依据所模拟的材料确定质量比,并与水一同混合成浆液,其中,水泥、石灰、砂和水四种材料的质量比为1:7:3:6;
S6:量取四份调配的浆液,分别置于10L圆筒中,并使用漏斗配合上部亚克力板四角上的注浆孔进行同时注浆;
S7:注浆完成后,使用木槌轻震槽钢架和压头,清除浆液中的气泡;
S8:经3至6小时初凝后,卸下底部压板和两块亚克力板,取出钢片及中部铝合金圆棒,形成预制节理组岩体试件;
S9:将带有预制节理组岩体的试件和试件连接的槽钢架置于通风干燥处,进行自然风干15至20天,经后期试件养护,使预制节理组岩体试件成型;
S10:在槽钢架上安装底部压板和上部压板,将带有试件的装置置于三轴压缩机压缩平台,由压头方向进行施压,从上部压板的观察窗口处观察试件变形破坏情况;
S11:一次实验后,清理槽钢架上试件,同时旋转上下两张带有预制缝隙的圆形亚克力板至30°、45°、60°、90°,重复以上步骤1至步骤9,即可制作得到含不同角度节理组岩体试件。
开展对平面应变条件下节理组巷道围岩的变形破裂机制研究,需要制作多角度、多种类节理组岩体进行对照实验。通过中部槽钢架和压头配合,可以确定制作试件的外围尺寸;通过在槽钢架两面上紧两张带有预制缝隙的圆形亚克力板以及底部压板,可以为试件的浇筑提供密闭空间;通过以不同排列方式向亚克力板预制缝隙中插入钢片,可以改变岩体预制节理组疏密及排列方式;通过同时旋转上下两张圆形亚克力板至对应角度,可以改变岩体预制节理组方向;该方法可以通过控制插入模板中钢片排列方式和上下两块圆形亚克力板的旋转角度,制造同一尺寸下的不同节理组岩体,简单高效实现了可以移动的能够在原有架体上进行节理巷道围岩失稳模拟的节理组岩体制作方法。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种节理组岩体的制作工装,其特征在于:包括底部压板,所述底部压板上部放置下部亚克力板,下部亚克力板上放置有槽钢架,槽钢架上部放置上部亚克力板,上部亚克力板上放置上部压板,所述底部压板、下部亚克力板和槽钢架下部的边缘通过螺丝固定连接,以及槽钢架上部、上部亚克力板和上部压板的边缘通过螺丝固定连接;
所述上部亚克力板和下部亚克力板为原型结构,且上部亚克力板和下部亚克力板上分别均匀排列开设有若干预制缝隙,上部亚克力板和下部亚克力板的预制缝隙之间插接有钢片,所述槽钢架呈匚型结构,槽钢架的敞口一侧顶接有压头,同时,压头通过上部亚克力板和下部亚克力板加持固定;
所述上部亚克力板对应槽钢架四角位置分别开设有注浆孔;
此外,所述上部压板中间设置有透明的观察窗口,所述观察窗口和上部亚克力板中心位置分别对应开设中心预留孔,所述中心预留孔插接有铝合金圆棒。
2.根据权利要求1所述的一种节理组岩体的制作工装,其特征在于:所述中心预留孔的孔径为100mm,所述铝合金圆棒的规格为Ф100mm、长200mm。
3.根据权利要求1所述的一种节理组岩体的制作工装,其特征在于:所述钢片规格为2mm×30mm×200mm,所述预制缝隙的区域为400mm×400mm,浇注孔为30mm×30mm的方孔。
4.一种用于模拟节理巷道围岩失稳的节理组岩体的制作方法,其特征在于,采用如权利要求1-3任意一项所述的一种节理组岩体的制作工装,其包括以下步骤:
S1:将底部压板、底部亚克力板、槽钢架与压头依次置于实验平台上,调整三部分四角定位孔重合,用螺丝将三者构成的底部注浆槽固定;
S2:在底部亚克力板与槽钢架和压头的连接处,涂抹密封胶泥,保证试件浇筑时的密闭性;
S3:将上部亚克力板覆于槽钢架和压头之上,调整上部亚克力板角度,使其预制缝隙方向与底部亚克力板的预制缝隙方向一致,调整定位孔与槽钢架相吻合,上紧螺丝,将实验装置上部固定;
S4:由上至下依次穿过上下两张亚克力板的预制缝隙,固定钢片位置,并以紧凑、交错或间隔的方式将中心的观察区域插满,并在上部亚克力板中心预留孔位置插入铝合金圆棒;
S5:选择水泥、石灰、砂三种材料,依据所模拟的材料确定质量比,并与水一同混合成浆液;
S6:量取四份调配的浆液,分别置于10L圆筒中,并使用漏斗配合上部亚克力板四角上的注浆孔进行同时注浆;
S7:注浆完成后,使用木槌轻震槽钢架和压头,清除浆液中的气泡;
S8:初凝后,卸下底部压板和两块亚克力板,取出钢片及中部铝合金圆棒,形成预制节理组岩体试件;
S9:将带有预制节理组岩体的试件和试件连接的槽钢架置于通风干燥处,进行自然风干,经后期试件养护,使预制节理组岩体试件成型。
5.根据权利要求4所述的一种用于模拟节理巷道围岩失稳的节理组岩体的制作方法,其特征在于:还包括以下步骤:
S10:在槽钢架上安装底部压板和上部压板,将带有试件的装置置于三轴压缩机压缩平台,由压头方向进行施压,从上部压板的观察窗口处观察试件变形破坏情况;
S11:一次实验后,清理槽钢架上试件,同时旋转上下两张带有预制缝隙的圆形亚克力板至30°、45°、60°、90°,重复以上步骤1至步骤9,即可制作得到含不同角度节理组岩体试件。
6.根据权利要求4所述的一种用于模拟节理巷道围岩失稳的节理组岩体的制作方法,其特征在于:S6中,水泥、石灰、砂和水四种材料的质量比为1:7:3:6。
7.根据权利要求4所述的一种用于模拟节理巷道围岩失稳的节理组岩体的制作方法,其特征在于:S8中,初凝时间为3~6h。
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