CN207689233U - 一种可制作多裂隙及调控裂隙排布方式的试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可制作多裂隙及调控裂隙排布方式的试验装置，对于单个试验装置而言，它解决了现有技术中无法随时改变预制贯穿裂隙的数量和空间排布方式的问题，对贯穿裂隙的制作具有广泛的适用性和灵活性，能同时满足不同实验方案的需求，在一定程度上降低了实验器材的成本；本实用新型采用条带状的橡皮泥镶嵌在底座的表面上，有效解决了试验装置后期清理耗费时间的难题，此外，实验装置的侧板上预留的小孔洞可进行裂隙注水的试验。

Description

一种可制作多裂隙及调控裂隙排布方式的试验装置

技术领域

本实用新型涉及标准水泥砂浆试件贯穿裂隙预制试验装置，尤其涉及一种可制作多个贯穿裂隙及可调控排布方式的试验装置，属于岩土工程材料领域。

背景技术

改革开放以来，随着我国采矿、水利、能源及国防等行业不断发展，大型岩土地下工程的开发也日渐增多，然而，地下工程所处的岩层存在着裂隙、节理、断层等结构面，这些结构面的存在给地下工程的安全带来了不稳定的因素，因此，对于大型地下工程而言，研究裂纹扩展机理有着重要的指导意义和实际需求。

室内试验是研究裂隙岩体力学性质和裂纹扩展机理的有效手段之一，目前国内主要进行的是关于二维贯穿裂隙和三维内置裂隙的研究，对于三维内置裂隙而言，内置裂隙的起裂角和裂纹扩展长度不便直观测量，次生裂纹扩展的现象也没出现，故经常进行二维贯穿裂隙室内试验研究，但对于每个固定的实验装置而言，浇筑试件时形成的裂隙数量和裂隙的空间布置都是固定的，一旦实验方案略有改变，则会造成无法满足试验方案多裂隙制作及不同空间布置的要求的困境。

因此，需要对预制贯穿裂隙的试验装置进行新的研究设计。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种可制作多裂隙并且可调控裂隙空间布置的试验装置，该装置的底板和侧板，侧板与定位裂隙装置均通过螺栓进行精准对位连接，隔板与侧板之间采用固定铆接，从而形成了整体装配式结构，定位裂隙装置中的固定裂隙组件通过在导轨上的移动来达到调节裂隙之间的间距的目的。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种可制作多裂隙及调控裂隙排布方式的试验装置，包括试件成形装置和定位裂隙装置；所述试件成形装置包括一个由底板和多个侧板围城的矩形框架，在所述的矩形框架内设有多个隔板，将框架分成了多个空间，在每个空间内设有定位裂隙装置；所述的定位裂隙装置包括安装在矩形框架顶部的导轨，在所述的导轨上设有能沿其来回滑动的固定裂隙组件，所述的固定裂隙组件上设有多条不同的裂隙，在所述裂隙内竖直的插装有带刃钢尺，所述底板内侧的定位裂隙装置垂直投影区域设有凹槽，在该凹槽内安置了橡皮泥，以便连接穿过定位裂隙装置的带刃钢尺。

进一步的，所述底板是指一块矩形钢板，底板与侧板相连的一侧均有2个带螺纹的孔洞，底板与侧板在空间布置上先是通过固定铆接的形式进行初步垂直装配连接，接着与侧板进行螺栓连接。

进一步的，所述底板上预留有凹槽，所述的橡皮泥恰好能够与底板预留的凹槽能够紧密贴合。

进一步的，所述橡皮泥的是指稍大于定位裂隙装置垂直投影的条带长方体橡皮泥块。

进一步的，所述带刃钢尺是指与底板相连的一侧带刃并且其厚度恰好能够穿过固定裂隙组件。

进一步的，所述侧板是指带凹槽的矩形钢板，侧板与底板和定位裂隙装置的一侧均有带螺纹的孔洞，底板内侧预留凹槽尺寸略大于侧板和隔板的侧面尺寸，可通过固定铆接与其进行垂直连接。

进一步的，所述隔板是指将浇筑的2块试件进行分割和约束的矩形钢板，外侧隔板上预留了小孔洞；如需对预制裂隙进行注水试验，在试件浇筑之前可让圆柱形的小铁柱穿过孔洞形成对裂隙进行注水试验的注水孔道。

进一步的，所述固定裂隙组件是指在中心位置有不同角度贯穿裂隙的矩形板件，固定裂隙组件的裂隙在其平面内与水平线的夹角分别为30°、45°、60°和120°、135°、150°，六条裂隙的几何尺寸相同，并且其中心汇交于同一点；裂隙的宽度略大于带刃钢尺的厚度，带刃钢尺能够恰好通过此裂隙穿入到底板的橡皮泥里。

进一步的，所述导轨是指一对呈对称布置并且侧面有刻度的L型钢，L型钢的两边分为长边和短边，短边内侧与固定裂隙组件底面贴合，其短边两端与侧板的上顶面可拆卸连接；长边的一侧与固定裂隙组件的侧面紧密贴合。固定裂隙组件可在导轨上依据刻度尺自由移动到指定位置，此时将导轨固定在试件成形装置上，并且通过导轨的长边将固定裂隙组件夹紧。

本实用新型还提供例如一种可制作多裂隙并且可调控裂隙空间布置的试验装置操作方法，如下：

第一，将橡皮泥紧密镶嵌在底板预留的凹槽内，并与底板的内表面平齐，接着通过侧板预留的凹槽将底板与侧板进行初步的固定铆接，待试件成形装置有了一定的整体性后，再通过侧板侧面和底板侧面预留的螺纹孔洞进行螺栓连接；

第二，敲打隔板的上侧面，使其沿着侧板预留的竖向凹槽逐个地卡入，直至下侧面与底板的内侧面贴合；

第三，先将导轨放置在侧板上表面预留的螺纹孔洞附近，固定裂隙组件可根据导轨外侧面的刻度移动到试验要求指定的位置，接着将导轨短边两端与侧板进行螺栓连接，由于两螺栓孔之间的距离略微小于固定裂隙的宽度，在导轨固定的同时也将固定裂隙组件进行夹紧定位；

第四，将带刃钢尺穿过固定裂隙组件的裂隙并紧紧刺入到底板的橡皮泥里，接着就可以进行试件成形浇筑了。

本实用新型的有益效果如下：

对于传统制作贯穿裂隙的单个试验装置而言，每个实验装置所预制的贯穿裂隙的数量和空间排布方式是固定不变的，而一般关于裂隙的试验方案常常将贯穿裂隙的数量和空间排布方式作为变量来研究，故需要在实验的过程中制作不同裂隙数量和空间排布方式的试验装置，这样将会造成高昂的试验器材成本。本实用新型为了解决现有技术中无法随时改变预制贯穿裂隙的数量和空间排布方式的问题，通过设置导轨，使固定裂隙组件能够沿着导轨自由移动，而不同固定裂隙组件的位置代表了不同贯穿裂隙的位置，从而能够根据实验方案需求随时改变贯穿裂隙的空间排布方式以及数量：导轨侧面标有刻度，固定裂隙组件能够依据刻度尺上的数字精确移动到试验方案指定的位置，实现试验方案中贯穿裂隙不同空间排布的功能；为了防止在试件振捣过程中固定裂隙组件发生移动，导轨通过螺栓连接后会产生指向内侧的力使其夹紧固定裂隙组件，由于本实用新型制作的贯穿裂隙具有广泛的适用性和灵活性，能同时满足不同实验方案的需求，在一定程度上降低了实验器材的成本。

本实用新型采用条带状的橡皮泥镶嵌在底座的表面上，有效解决了试验装置后期清理耗费时间的难题；具体的，本实用新型通过胶水将橡皮泥底部与凹槽粘连。如果将底板直接形成裂隙与钢尺之间相连，待试验做完后，清理底板裂隙残留的水泥砂浆将极耗费时间，此外，在振捣水泥砂浆时，由于底板裂隙的存在，会导致水泥砂浆的流失，对试件成型后强度产生影响，故本实用新型采用橡皮泥底板裂隙间距来解决以上存在的问题；此外，在试件振捣的过程中必须固定带刃钢尺来形成稳定的贯穿裂隙，同时在试件初凝之前必须将带刃钢尺拔出从而形成贯穿裂隙，而实验过程中固定裂隙组件的位置和数量会根据实验要求发生变化，这就使得底板固定带刃钢尺的另一端变得异常困难，本实用新型通过采用条带状的橡皮泥镶嵌在底座的表面上，无论固定裂隙组件的空间排布如何变化，只要导轨的垂直投影落在橡皮泥里，带刃钢尺便能紧紧插入到橡皮泥里，待试件初凝后也能轻松将带刃钢尺拔出，有效解决了以上问题。

本实用新型的实验装置的侧板上预留的小孔洞可根据实验需求进行裂隙注水的试验。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1是本实用新型装置整体外观示意图；

图2是定位裂隙装置示意图；

其中：1.底板，2.侧板，3.隔板，4.导轨，5.带刃钢尺，6.固定裂隙组件，7.条带橡皮泥。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，目前国内主要进行的是关于二维贯穿裂隙和三维内置裂隙的研究，对于三维内置裂隙而言，内置裂隙的起裂角和裂纹扩展长度不便直观测量，次生裂纹扩展的现象也没出现，故经常进行二维贯穿裂隙室内试验研究，但对于每个固定的实验装置而言，浇筑试件时形成的裂隙数量和裂隙的空间布置都是固定的，一旦实验方案略有改变，则会造成无法满足试验方案多裂隙制作及不同空间布置的要求的困境，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种可制作含多裂隙的岩土相似材料试件及可调控试件中裂隙排布方式的试验装置及方法。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，本实用新型一种可制作多裂隙并且可调控裂隙空间布置的试验装置包括：主要由底板1、侧板2、隔板3、导轨4、带刃钢尺5以及固定裂隙组件6组成。底板1、侧板2和隔板3组成了试件成形装置；导轨4、带刃钢尺5、固定裂隙组件6以及条带橡皮泥7组成了定位裂隙装置。

为了水泥砂浆试件在凝固后脱膜方便，本实用新型在实验装置各组件进行装配之前，将透明胶铺设一层在底板1、侧板2和隔板3的内侧，来确保内侧面平整光滑。

所述底板1由一块厚度为18-20mm的矩形钢板制成，底板1在内侧导轨4垂直投影位置上设置有一对大小相同的凹槽，凹槽的深度约为8-10mm，条带橡皮泥7通过胶水紧密镶嵌在凹槽内，其上表面与底板内表面平齐。

所述侧板2内侧预留有凹槽，通过固定铆接的方式与底板1和隔板3进行初步垂直装配连接，使试件成形装置有了一定的整体性；侧板2侧面和底板1侧面预留的螺纹孔洞的轴心在空间位置上处于同一条直线上，且孔直径大小一致，可通过螺栓连接的方式进行连接，进而使隔板3紧紧卡进侧板2凹槽内；侧板2顶面预留的螺纹孔洞与导轨4短边两端预留的螺纹孔洞同样通过螺栓进行连接加固。

所述导轨4由一对在空间上呈对称布置且处在同一水平面上的L型钢组成，通过螺栓固定后的一对L型钢内侧水平距离恰好能使固定裂隙组件6沿着L型钢短边方向来回移动，导轨4的外侧面标有刻度，根据不同试验方案对裂隙空间排布间距的需求，可依据刻度对固定裂隙组件6进行精确定位。

所述固定裂隙组件6的中心对称位置上有不同角度贯穿裂隙，裂隙的几何尺寸相同，并且其中心汇交于同一点；裂隙的宽度略大于带刃钢尺5的厚度，由于固定裂隙组件6垂直投影落在条带橡皮泥内，带刃钢尺能够恰好通过此裂隙垂直穿入到底板的条带橡皮泥6里。

本实用新型一种可制作多裂隙并且可调控裂隙空间布置的试验装置操作方法为：首先将条带橡皮泥7通过胶水紧密镶嵌在底板1预留的凹槽内，并与底板1的内表面平齐，接着通过侧板2预留的凹槽将底板1与侧板2进行初步的固定铆接，待试件成形装置有了一定的整体性后，再通过侧板2侧面和底板1侧面预留的螺纹孔洞进行螺栓连接；第二步，用钉锤敲打隔板3的上侧面，使其沿着侧板2预留的竖向凹槽逐个地卡入其中，直至下侧面与底板1的内侧面贴合；第三步，先将导轨4放置在侧板2上表面预留的螺纹孔洞附近，固定裂隙组件6可根据导轨4外侧面的刻度移动到试验要求指定的位置，接着将导轨4短边两端与侧板2进行螺栓连接，由于两螺栓孔之间的距离略微小于固定裂隙的宽度，在导轨4固定的同时也将固定裂隙组件6进行夹紧定位；第四步，将带刃钢尺5穿过固定裂隙组件6的裂隙并紧紧刺入到底板1的条带橡皮泥7里，接着就可以进行试件成形浇筑了。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可制作多裂隙及调控裂隙排布方式的试验装置，其特征在于，包括试件成形装置和定位裂隙装置；所述试件成形装置包括一个由底板和多个侧板围城的矩形框架，在所述的矩形框架内设有多个隔板，将框架分成了多个空间，在每个空间内设有定位裂隙装置；所述的定位裂隙装置包括安装在矩形框架顶部的导轨，在所述的导轨上设有能沿其来回滑动的固定裂隙组件，所述的固定裂隙组件上设有多条不同的裂隙，在所述裂隙内竖直的插装有带刃钢尺，所述底板内侧的定位裂隙装置垂直投影区域设有凹槽，在该凹槽内安置了橡皮泥，以便连接穿过定位裂隙装置的带刃钢尺。

2.如权利要求1所述的可制作多裂隙及调控裂隙排布方式的试验装置，其特征在于，所述底板是指一块矩形钢板，底板与侧板相连的一侧均有多个带螺纹的孔洞，底板与侧板在空间布置上先是通过固定铆接的形式进行初步垂直装配连接，接着与侧板进行螺栓连接。

3.如权利要求1所述的可制作多裂隙及调控裂隙排布方式的试验装置，其特征在于，所述橡皮泥的是指稍大于定位裂隙装置垂直投影的条带长方体橡皮泥块。

4.如权利要求1所述的可制作多裂隙及调控裂隙排布方式的试验装置，其特征在于，所述带刃钢尺是指与底板相连的一侧带刃并且其厚度恰好能够穿过固定裂隙组件。

5.如权利要求1所述的可制作多裂隙及调控裂隙排布方式的试验装置，其特征在于，所述侧板是指带凹槽的矩形钢板，侧板与底板和定位裂隙装置的一侧均有带螺纹的孔洞，底板内侧预留凹槽尺寸略大于侧板和隔板的侧面尺寸，可通过固定铆接与其进行垂直连接。

6.如权利要求1所述的可制作多裂隙及调控裂隙排布方式的试验装置，其特征在于，所述隔板是指将浇筑的试件进行分割和约束的矩形钢板，外侧隔板上预留了小孔洞，在进行注水试验时，该小孔洞作为注水孔洞。

7.如权利要求1所述的可制作多裂隙及调控裂隙排布方式的试验装置，其特征在于，所述固定裂隙组件是指在中心位置有不同角度贯穿裂隙的矩形板件，固定裂隙组件的裂隙在其平面内与水平线的夹角分别为30°、45°、60°和120°、135°、150°，六条裂隙的几何尺寸相同，并且其中心汇交于同一点；裂隙的宽度略大于带刃钢尺的厚度，带刃钢尺能够恰好通过此裂隙穿入到底板的橡皮泥里。

8.如权利要求1所述的可制作多裂隙及调控裂隙排布方式的试验装置，其特征在于，所述导轨是指一对呈对称布置并且侧面有刻度的L型钢，L型钢的两边分为长边和短边，短边内侧与固定裂隙组件底面贴合，其短边两端与侧板的上顶面可拆卸连接；长边的一侧与固定裂隙组件的侧面紧密贴合。

9.如权利要求8所述的可制作多裂隙及调控裂隙排布方式的试验装置，其特征在于，所述固定裂隙组件可在导轨上依据刻度尺自由移动到指定位置，将导轨固定在试件成形装置上，并且通过导轨的长边将固定裂隙组件夹紧。