CN117091913A - 一种利用岩屑制作桩岩界面试样的装置及方法 - Google Patents

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杨灿文
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陈然
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Abstract

本发明公开了一种利用岩屑制作桩岩界面试样的装置及方法，涉及岩土工程技术领域，包括由上至下配合堆设的上模具、中部模具、下模具以及垫设于下模具底部的垫板，制作试样时包括安装模具、拼合下模具及中部模具、安装下模具及中部模具隔板油纸、置入岩屑试样、击实岩屑试样、拼合上模具、安装上模具隔板油纸、置入混凝土试样、振捣混凝土试样及脱模等步骤。本发明的上模具、中部模具和下模呈对开拼合式结构，三者以卡合的形式配合堆设，以模具结构限制试样的成型尺寸，消除了试样制作过程中试验人员操作规范和操作误差导致的试样制备误差，对开拼合结构利于脱模工作的进行，使脱模操作更为便捷，有效提高制样、脱模效率和试样制备的合格率。

Description

一种利用岩屑制作桩岩界面试样的装置及方法
技术领域
本发明涉及岩土工程技术领域，具体涉及一种用于利用岩屑制作桩岩界面试样的装置。
背景技术
桩岩界面试样是一种模拟桩岩接触面的试样，可用于研究桩岩界面抗剪强度研究的剪切实验。因桩岩界面试样难以在实际工程中直接采样获取，故多以实验室制作的方式获取桩岩界面试样。
传统的桩岩界面试样制作方法为分别进行岩屑试样和混凝土试样的制样，制样完成后将岩屑试样脱模取出，置入混凝土试样的制备装置中，再进行注浆振捣，获得桩岩界面试样。该桩岩界面试样的制作方法过程较为繁琐，制作效率低。同时，该制作方法中的脱模操作可能对桩岩界面试样造成破坏，导致基于桩岩界面试样的试验结果误差较大，不够精确。此外，该制备方法的岩屑试样和混凝土试样多以离散材料于模具内夯实成型，夯实操作可能导致模具形变，进而使得制得的试样尺寸存在较大误差，影响实验结果的准确性。
发明内容
本发明正是为了避免上述现有技术所存在的不足之处，提供了一种利用岩屑制作桩岩界面试样的装置。
本发明为解决技术问题采用如下技术方案：一种利用岩屑制作桩岩界面试样的装置，包括各模具及底板，所述模具由一对结构相同的模具单元于对角线处拼合为方框结构，每个所述模具单元呈由两块平板构成的角板框结构；
所述模具的数量为三个且三个所述模具分别为上模具、下模具及中部模具；
所述上模具底部设向下凸起的下凸块，所述下模具的顶部开设下凹的上凹槽，所述中部模具的底部和顶部分别设置中部凸块及开设中部凹槽；
所述上模具、各中部模具及下模具由上至下堆设，所述底板垫设于所述下模具底部；所述下凸块配合卡设至中部凹槽内，所述中部凸块配合卡设至所述上凹槽内。
进一步的，每个所述模具内对应配合插设有一个方框板状结构的隔板，所述隔板的外侧壁贴合所述模具的内侧壁设置。
进一步的，所述隔板的内侧壁每侧分别敷设油纸。
进一步的，所述模具单元于拼合处设有向外翻折的连接板，一对所述模具单元于所述连接板处通过各连接螺栓拼合安装连接。
进一步的，所述模具的壁厚为10mm。
使用上述装置制作桩岩界面试样的方法，包括以下步骤：
第一步，根据制作桩岩界面试样的需要，选择三个合适的模具，分别为上模具、下模具和中部模具，然后将各所述模具于对角线处拼合，并于连接板处以各连接螺栓安装连接；
第二步，将下模具置于底板上，中部模具架设至下模具顶部，使中部凸块与上凹槽卡合，随后由中部模具顶部向下模具及中部模具内依次置入两块隔板，并于两块隔板的内侧壁满铺敷设油纸；
第三步，配置并称取设定量的岩屑置入下模具内，随即以击实锤击实岩屑至岩屑顶部与下模具顶部齐平，使岩屑于下模具内成型为岩样；
第四步，将上模具架设至中部模具顶部，使下凸块与中部凹槽卡合，随后由上模具顶部向上模具内置入第三块隔板，并于第三块隔板的内侧壁满铺敷设油纸；
第五步，配置并称取设定量的混凝土置入中部模具内，振捣至混凝土顶部与中部模具顶部齐平，使混凝土于中部模具内成型为混凝土试样；
第六步，对岩样和混凝土试样进行设定时间的养护后脱模，脱模时拆卸各连接螺栓，由上至下依次将上模具、中部模具及下模具的两个模具单元拆分，随后轻轻敲击隔板，使岩样和混凝土试样与隔板分离后向上取下隔板，最后撕下试样外侧的油纸，即可得到由岩样和混凝土试样构成的整体结构的桩岩界面试样。
进一步的，所述击实锤的高度与中模具相等。
本发明提供了一种利用岩屑制作桩岩界面试样的装置，具有以下有益效果：
1、本发明的上模具、中部模具和下模呈对开拼合式结构，三者以卡合的形式配合堆设，以模具结构限制试样的成型尺寸，消除了试样制作过程中试验人员操作规范和操作误差导致的试样制备误差，有效确保试样制备的合格率；
2、本发明模具的对开拼合结构利于脱模工作的进行，使脱模操作更为便捷，且简化了制样和脱模的过程，有效提高制样和脱模效率，同时能避免岩屑试样二次脱模扰动导致的误差，利于实验结果准确性的提高；
3、本发明的中部模具和上模具可分别充当岩屑试样和混凝土试样制备过程中的加高模具，以便于填料操作的进行，同时确保制样材料用量达到试验要求，利于制得的岩屑试样和混凝土试样包括密度在内的部分参数的保障；
4、本发明的模具内部设置隔板，隔板内侧壁敷设油纸，能有效减小脱模过程中试样与模具间的摩擦力，避免试样损伤；
5、本发明模具的尺寸可根据制作试样的实际需要调整，具有较好的适应性，符合实际制样的需要。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的局部剖视结构示意图；
图3为本发明中部模具的结构示意图。
图中：
1、模具，11、模具单元，12、下凸块，13、上凹槽，14、中部凸块，15、中部凹槽，16、连接板；2、底板；3、隔板；4、油纸；5、连接螺栓。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，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作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。
如图1～图3所示，其结构关系为：包括各模具1及底板2，模具1由一对结构相同的模具单元11于对角线处拼合为方框结构，每个模具单元11呈由两块平板构成的角板框结构；
模具采用对开拼合的结构便于制备试样时上部混凝土试样和下部岩屑试样的整体脱模，利于避免脱模失败导致的制样失败；
模具1的数量为三个且三个模具1分别为上模具、下模具及中部模具；
实际设置时，下模具的高度和尺寸应当与待制作的岩屑试样的高度和尺寸相适应，中部模具的高度和尺寸应当与待制作的混凝土试样的高度和尺寸相适应；
上模具底部设向下凸起的下凸块12，下模具的顶部开设下凹的上凹槽13，中部模具的底部和顶部分别设置中部凸块14及开设中部凹槽15；
上模具、各中部模具及下模具由上至下堆设，底板垫设于下模具底部；下凸块12配合卡设至中部凹槽15内，中部凸块14配合卡设至上凹槽13内。
优选的，每个模具1内对应配合插设有一个方框板状结构的隔板3，隔板3的外侧壁贴合模具的内侧壁设置。
优选的，隔板3的内侧壁每侧分别敷设油纸4。
优选的，模具单元于拼合处设有向外翻折的连接板16，一对模具单元于连接板16处通过各连接螺栓5拼合安装连接。
优选的，模具1的壁厚为10mm。
模具1的壁厚设置为10mm可保证模具1具备足够强度，在保证岩屑击实过程中模具1不发生明显形变的前提下尽量节约材料成本。
一种利用岩屑制作桩岩界面试样的方法，使用上述利用岩屑制作桩岩界面试样的装置进行桩岩界面试样的制作，包括以下步骤：
第一步，根据制作桩岩界面试样的需要，选择三个合适的模具1，分别为上模具、下模具和中部模具，然后将各模具1于对角线处拼合，并于连接板16处以各连接螺栓5安装连接；
第二步，将下模具置于底板2上，中部模具架设至下模具顶部，使中部凸块14与上凹槽13卡合，随后由中部模具顶部向下模具及中部模具内依次置入两块隔板3，并于两块隔板3的内侧壁满铺敷设油纸4；
第三步，配置并称取设定量的岩屑置入下模具内，随即以击实锤击实岩屑至岩屑顶部与下模具顶部齐平，使岩屑于下模具内成型为岩样；
第四步，将上模具架设至中部模具顶部，使下凸块12与中部凹槽15卡合，随后由上模具顶部向上模具内置入第三块隔板3，并于第三块隔板3的内侧壁满铺敷设油纸4；
第五步，配置并称取设定量的混凝土置入中部模具内，振捣至混凝土顶部与中部模具顶部齐平，使混凝土于中部模具内成型为混凝土试样；
第六步，对岩样和混凝土试样进行设定时间的养护后脱模，实际操作时，岩屑试样和混凝土试样的养护时间一般为24h；脱模时拆卸各连接螺栓5，由上至下依次将上模具、中部模具及下模具的两个模具单元拆分，随后轻轻敲击隔板3，使岩样和混凝土试样与隔板3分离后向上取下隔板3，最后撕下试样外侧的油纸4，即可得到由岩样和混凝土试样构成的整体结构的桩岩界面试样。
优选的，击实锤的高度与中模具相等。
该设置下，当击实锤的上表面与中部模具的顶部齐平时，岩屑试样即制备完成，制样过程中无需多次测量高度来判断岩样是否已成型，简化了制模操作；
因制作桩岩界面试样时，预设的岩样高度和混凝土试样高度多一致，因此击实锤的高度还应当与岩样高度、混凝土试样高度及下模具高度一致。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
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精神和范围。

Claims (7)

1.一种利用岩屑制作桩岩界面试样的装置，其特征在于：包括各模具(1)及底板(2)，所述模具(1)由一对结构相同的模具单元(11)于对角线处拼合为方框结构，每个所述模具单元(11)呈由两块平板构成的角板框结构；
所述模具(1)的数量为三个且三个所述模具(1)分别为上模具、下模具及中部模具；
所述上模具底部设向下凸起的下凸块(12)，所述下模具的顶部开设下凹的上凹槽(13)，所述中部模具的底部和顶部分别设置中部凸块(14)及开设中部凹槽(15)；
所述上模具、各中部模具及下模具由上至下堆设，所述底板垫设于所述下模具底部；所述下凸块(12)配合卡设至中部凹槽(15)内，所述中部凸块(14)配合卡设至所述上凹槽(13)内。
2.根据权利要求1所述的一种利用岩屑制作桩岩界面试样的装置，其特征在于：每个所述模具(1)内对应配合插设有一个方框板状结构的隔板(3)，所述隔板(3)的外侧壁贴合所述模具的内侧壁设置。
3.根据权利要求2所述的一种利用岩屑制作桩岩界面试样的装置，其特征在于：所述隔板(3)的内侧壁每侧分别敷设油纸(4)。
4.根据权利要求1所述的一种利用岩屑制作桩岩界面试样的装置，其特征在于：所述模具单元于拼合处设有向外翻折的连接板(16)，一对所述模具单元于所述连接板(16)处通过各连接螺栓(5)拼合安装连接。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的一种利用岩屑制作桩岩界面试样的装置，其特征在于：所述模具(1)的壁厚为10mm。
6.一种利用岩屑制作桩岩界面试样的方法，使用如权利要求1～4中任一项所述的利用岩屑制作桩岩界面试样的装置进行桩岩界面试样的制作，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，根据制作桩岩界面试样的需要，选择三个合适的模具(1)，分别为上模具、下模具和中部模具，然后将各所述模具(1)于对角线处拼合，并于连接板(16)处以各连接螺栓(5)安装连接；
第二步，将下模具置于底板(2)上，中部模具架设至下模具顶部，使中部凸块(14)与上凹槽(13)卡合，随后由中部模具顶部向下模具及中部模具内依次置入两块隔板(3)，并于两块隔板(3)的内侧壁满铺敷设油纸(4)；
第三步，配置并称取设定量的岩屑置入下模具内，随即以击实锤击实岩屑至岩屑顶部与下模具顶部齐平，使岩屑于下模具内成型为岩样；
第四步，将上模具架设至中部模具顶部，使下凸块(12)与中部凹槽(15)卡合，随后由上模具顶部向上模具内置入第三块隔板(3)，并于第三块隔板(3)的内侧壁满铺敷设油纸(4)；
第五步，配置并称取设定量的混凝土置入中部模具内，振捣至混凝土顶部与中部模具顶部齐平，使混凝土于中部模具内成型为混凝土试样；
第六步，对岩样和混凝土试样进行设定时间的养护后脱模，脱模时拆卸各连接螺栓(5)，由上至下依次将上模具、中部模具及下模具的两个模具单元拆分，随后轻轻敲击隔板(3)，使岩样和混凝土试样与隔板(3)分离后向上取下隔板(3)，最后撕下试样外侧的油纸(4)，即可得到由岩样和混凝土试样构成的整体结构的桩岩界面试样。
7.根据权利要求6所述的一种利用岩屑制作桩岩界面试样的方法，其特征在于：所述击实锤的高度与中模具相等。
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