CN207964398U - 三维裂隙岩体模型试样的制作模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三维裂隙岩体模型试样的制作模具，包括底座、外框体、侧向裂隙调节器、圆形滑槽、量角器、矩形滑槽和竖向裂隙形成片，底座的上端通过插接方式固定有外框体，外框体的侧部固定有侧向裂隙调节器，内部开设有成型腔，成型腔的上开口边缘处固定有圆形滑槽，圆形滑槽的下方设有若干矩形滑槽，矩形滑槽的下端滑动连接有竖向裂隙形成片，上端通过驱动转杆连接有量角器；侧向裂隙调节器包括半球状壳体、固定端板和侧裂隙形成组件。本实用新型通过上端面及侧向的裂隙调节，可以更为真实的反映岩体三维裂隙空间分布，包括三维裂隙的宽度、间距、倾角以及贯通程度；操作简单快捷，可多次重复使用，提高模型制作效率。

Description

三维裂隙岩体模型试样的制作模具

技术领域

本实用新型涉及裂隙岩体模型试样制作技术领域，尤其涉及一种三维裂隙岩体模型试样的制作模具。

背景技术

岩石与岩体的重要区别就是岩体中含有裂隙面，裂隙面破坏了岩石自身的完整性和连续性，岩体的强度要远低于岩石强度。由于岩体是地质历史作用的产物，并遭受到后期地壳运动和地球外部营力的重新塑造，具有一定的岩石组成和裂隙网络，因此，岩体不是均质的，而是非均质、各向异性和非连续的复合结构体，非连续面的力学性质常常决定了整个岩体的力学特性。此外，由于裂隙面的几何形状与空间展布规律的不同，导致了岩体的强度、变形特性存在明显的差异性。

随着我国水电、交通、铁道、能源、矿山、军工等领域的基础设施建设进入高速发展期，出现一大批规模宏大、地质条件极为复杂的重大工程，而非连续面的力学行为在一定程度上决定了这些工程岩体结构的安全性。因此，亟需开展、加强有关裂隙岩体力学性质及其破坏机理的基础研究工作。试验方法是目前研究含裂隙岩体的变形与强度特性的重要手段。但考虑到天然岩石试样结构的复杂性与取样难度，一般很难通过真实的岩石试样对其的力学变形特性与破坏规律进行研究，学者们通常采用制作含裂隙岩体模型来替代天然岩石试样。

现有含裂隙岩体模型试样在制作过程中存在不足之处，一是其一般考虑单裂隙或者简单空间形态的二维裂隙，针对三维空间裂隙的研究较少，通常不能充分考虑裂隙的空间形态，考虑裂隙的走向、倾向、倾角；二是模具形状单一，不易拆卸和拼装。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种三维裂隙岩体模型试样的制作模具。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型是通过以下技术方案实现：

一种三维裂隙岩体模型试样的制作模具，包括底座、外框体、侧向裂隙调节器、圆形滑槽、量角器、矩形滑槽和竖向裂隙形成片，所述底座的上端通过插接方式固定有外框体，所述外框体的侧部固定有侧向裂隙调节器，内部开设有成型腔，所述成型腔的上开口边缘处固定有圆形滑槽，所述圆形滑槽的下方设有若干矩形滑槽，每个所述矩形滑槽的下端设有开缝，且开缝处滑动连接有呈T型的竖向裂隙形成片，每个所述矩形滑槽的上端通过驱动转杆连接有量角器，所述驱动转杆从圆形滑槽的环形槽中穿过，所述量角器的外径大于环形槽的宽度；

所述侧向裂隙调节器包括带内腔的半球状壳体，所述半球状壳体的外侧边缘处均布有若干固定端板，固定螺钉穿过固定端板将其与外框体固定，所述半球状壳体的内腔中装设有侧裂隙形成组件，所述侧裂隙形成组件由支撑块、侧裂隙形成片、定位转杆、竖直方向倾斜调节齿轮和水平向调节齿轮构成，所述支撑块的前端固定有侧裂隙形成片，所述支撑块两侧对称固定有带定位转杆的竖直方向倾斜调节齿轮，所述侧裂隙形成片上套设有水平向调节齿轮，所述水平向调节齿轮中开设有便于侧裂隙形成片滑动的矩形穿孔，所述半球状壳体所在外框体的侧部开设有便于侧裂隙形成片活动的通道，且通道与成型腔相连通。

优选地，上述三维裂隙岩体模型试样的制作模具中，所述底座的上端开设有插孔，所述外框体的下端固定有与插孔配合的插栓。

优选地，上述三维裂隙岩体模型试样的制作模具中，所述外框体整体为方形柱状结构。

优选地，上述三维裂隙岩体模型试样的制作模具中，所述成型腔的横截面为圆形或方形。

优选地，上述三维裂隙岩体模型试样的制作模具中，所述支撑块的前端设有卡槽，所述侧裂隙形成片的后端设有卡头，所述卡套能够从侧向卡入卡槽中。

优选地，上述三维裂隙岩体模型试样的制作模具中，所述竖向裂隙形成片、侧裂隙形成片都为不锈钢片。

本实用新型的有益效果是：

1、通过上端面及侧向的裂隙调节，可以更为真实的反映岩体三维裂隙空间分布，包括三维裂隙的宽度、间距、倾角以及贯通程度。

2、可制作不同尺寸、不同形状(长方体、正方体及圆柱体)模具。

3、操作简单快捷，可多次重复使用，提高模型制作效率。

当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述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实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型整体的结构示意图；

图2为本实用新型中底座、外框体的结构示意图；

图3为本实用新型中侧向裂隙调节器的结构示意图；

图4为本实用新型中圆形滑槽、量角器、矩形滑槽和竖向裂隙形成片的位置分布示意图；

图5为本实用新型中量角器、矩形滑槽和竖向裂隙形成片的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-5所示，本实施例为一种三维裂隙岩体模型试样的制作模具，包括底座1、外框体2、侧向裂隙调节器3、圆形滑槽4、量角器8、矩形滑槽5和竖向裂隙形成片6。底座1的上端通过插接方式固定有外框体2，外框体2的侧部固定有侧向裂隙调节器3，内部开设有成型腔9。成型腔9的上开口边缘处固定有圆形滑槽4，圆形滑槽4为一体式结构或分段组合式结构，通过插接或螺栓固定方式与外框体2固连。圆形滑槽4的下方设有若干矩形滑槽5。每个矩形滑槽5的下端设有开缝，且开缝处滑动连接有呈T型的竖向裂隙形成片6。每个矩形滑槽5的上端通过驱动转杆7连接有量角器8，驱动转杆7从圆形滑槽4的环形槽中穿过，量角器8的外径大于环形槽的宽度，即被阻挡在其上方，作为悬挂支撑部。

侧向裂隙调节器3包括带内腔的半球状壳体301，半球状壳体301的外侧边缘处均布有若干固定端板302，固定螺钉穿过固定端板302将其与外框体2固定。半球状壳体301的内腔中装设有侧裂隙形成组件。侧裂隙形成组件由支撑块303、侧裂隙形成片304、定位转杆305、竖直方向倾斜调节齿轮306和水平向调节齿轮307构成，支撑块303的前端固定有侧裂隙形成片304，支撑块303的前端设有卡槽，侧裂隙形成片304的后端设有卡头，卡头能够从侧向卡入卡槽中，为了防止脱离，将卡头设置为T型结构。支撑块303两侧对称固定有带定位转杆305的竖直方向倾斜调节齿轮306，侧裂隙形成片304上套设有水平向调节齿轮307，水平向调节齿轮307中开设有便于侧裂隙形成片304滑动的矩形穿孔，半球状壳体301所在外框体2的侧部开设有便于侧裂隙形成片304活动的通道10，且通道10与成型腔9相连通。

底座1的上端开设有插孔，外框体2的下端固定有与插孔配合的插栓。外框体2整体为方形柱状结构，成型腔9的横截面为圆形或方形。竖向裂隙形成片6、侧裂隙形成片304都为不锈钢片。

本实施例的具体操作步骤如下：

(1)根据试验的要求，选取适当尺寸的外框体2、圆形滑槽4、竖向裂隙形成片6以及侧裂隙形成片304。将外框体2固定在底座1上，而后将圆形滑槽4通过螺栓固定在外框体2上部。

(2)根据试验的要求，将选取好的竖向裂隙形成片6放置在连接钢片的矩形滑槽5内，从圆形滑槽4下部向上穿过，将驱动转杆7与圆形量角器8通过螺栓在上部相连固定，将金属指针归零，至此将整个量角器8与竖向裂隙形成片6放置在圆形滑槽4内，按要求调节钢片的角度、位置及组距。

(3)根据实验的研究，将侧向裂隙调节器3通过4个螺栓固定在外框体2侧壁。选取适当的侧裂隙形成片304，放置进侧向角度调节器3中，按要求调节垂直转动及水平转动，固定钢片倾角、位置、贯通情况及组距。

(4)拼装完成后，按照试验要求开始浇筑模具并振动捣实。

(5)在材料初凝时，先取出竖向裂隙形成片6及量角器8，再取出侧裂隙形成片304，形成三维空间裂隙。待终凝之后先取下上部圆形滑槽4，而后取下侧向裂隙调节器3，最后取出外框体2完成脱模及试样制作，准备进行下一步岩体的物理力学性质试验研究。

(6)清洗模具各部件，以便下次重复使用。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种三维裂隙岩体模型试样的制作模具，其特征在于：包括底座、外框体、侧向裂隙调节器、圆形滑槽、量角器、矩形滑槽和竖向裂隙形成片，所述底座的上端通过插接方式固定有外框体，所述外框体的侧部固定有侧向裂隙调节器，内部开设有成型腔，所述成型腔的上开口边缘处固定有圆形滑槽，所述圆形滑槽的下方设有若干矩形滑槽，每个所述矩形滑槽的下端设有开缝，且开缝处滑动连接有呈T型的竖向裂隙形成片，每个所述矩形滑槽的上端通过驱动转杆连接有量角器，所述驱动转杆从圆形滑槽的环形槽中穿过，所述量角器的外径大于环形槽的宽度；

所述侧向裂隙调节器包括带内腔的半球状壳体，所述半球状壳体的外侧边缘处均布有若干固定端板，固定螺钉穿过固定端板将其与外框体固定，所述半球状壳体的内腔中装设有侧裂隙形成组件，所述侧裂隙形成组件由支撑块、侧裂隙形成片、定位转杆、竖直方向倾斜调节齿轮和水平向调节齿轮构成，所述支撑块的前端固定有侧裂隙形成片，所述支撑块两侧对称固定有带定位转杆的竖直方向倾斜调节齿轮，所述侧裂隙形成片上套设有水平向调节齿轮，所述水平向调节齿轮中开设有便于侧裂隙形成片滑动的矩形穿孔，所述半球状壳体所在外框体的侧部开设有便于侧裂隙形成片活动的通道，且通道与成型腔相连通。

2.根据权利要求1所述的三维裂隙岩体模型试样的制作模具，其特征在于：所述底座的上端开设有插孔，所述外框体的下端固定有与插孔配合的插栓。

3.根据权利要求1所述的三维裂隙岩体模型试样的制作模具，其特征在于：所述外框体整体为方形柱状结构。

4.根据权利要求3所述的三维裂隙岩体模型试样的制作模具，其特征在于：所述成型腔的横截面为圆形或方形。

5.根据权利要求1所述的三维裂隙岩体模型试样的制作模具，其特征在于：所述支撑块的前端设有卡槽，所述侧裂隙形成片的后端设有卡头，所述卡头能够从侧向卡入卡槽中。

6.根据权利要求1所述的三维裂隙岩体模型试样的制作模具，其特征在于：所述竖向裂隙形成片、侧裂隙形成片都为不锈钢片。