CN211453049U - 一种用于预制张开和闭合节理岩石的制样模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于预制张开和闭合节理岩石的制样模具，包括底板、两“L”型侧板，两个“L”型通过螺栓固定为“回”型容纳腔体，“回”型容纳腔体通过螺栓与底板连接，底板上设置有标度刻线。根据实验要求制备好不同尺寸的金属片和树脂片，并参考标度刻线以一定角度和位置垂直粘接于底板上，浇筑水泥砂浆并振捣、室温养护装有水泥砂浆和金属片或树脂片的模具整体，待冷却硬化后脱模并将金属片拔出，放入恒温恒湿养护箱标准养护，打磨平整以制得含有张开和闭合节理的岩石试样。模具结构简单、经济高效且便于组装、拆卸和循环反复使用，可以同时满足含张开和闭合节理岩石试样的制作，且制样方法原理简单，能高效、批量地完成岩样的制备。

Description

一种用于预制张开和闭合节理岩石的制样模具

技术领域

本实用新型属于岩土工程领域，具体地，涉及一种用于预制张开和闭合节理岩石的制样模具。

背景技术

岩体是矿山开采，隧道开挖，水利及地下空间的开拓等大型工程领域的主要材料，而其节理的张开和闭合情况，以及节理的倾角状态都直接影响到岩体的相关力学性能，从而关系到工程的正常作业和安全性问题。因此，对含有张开及闭合节理岩石的相关研究具有重要的理论价值和工程意义。

在研究岩石类材料内节理裂隙对其力学性能的影响实验中，由于天然岩石节理裂隙分布比较分散，无法精确获取准确的力学参数，往往需要水泥等可塑性较强的材料来预制含一定倾角的张开及闭合节理的类岩石材料，并需要将待测试样制成特定形状，以对其进行相关实验研究，而此类岩石试样的制备需要完整的模具以实现。

现如今，在对岩石断裂韧度和岩石裂隙结构面扩展机理及裂纹尺寸效应的研究中，常常需要在其中加工一些裂纹或节理，但目前，对于制作含节理裂隙的模具无法精确控制节理裂隙的倾角和位置，从而无法准确获取其相关力学参数进而进行系统实验研究。且现有一些模具特别制作了一定尺寸的金属模具以模拟节理裂隙，由于该种金属模具控制的预制节理裂隙是固定不变，无法灵活的改变节理裂隙的空间位置、节理倾角和尺寸大小，限制了实验的研究内容。而且现有含预制节理裂隙的类岩石制作模具很少考虑到含闭合节理岩样的制备，以及交叉型节理的制备，也在一定程度上局限了实验的系统研究。在进行力学实验时，往往需要大量岩石样品，传统模具突显了其不够经济和低效率的特点。为了有效解决此类技术问题，本实用新型提供了一种用于预制张开和闭合节理岩石的制样模具，且此模具显著体现了其经济高效、操作简便、可批量制作、可精准控制节理倾角及位置等特性，起到了很好的制样效果，对研究含节理或裂隙的岩石材料特性具有重要价值意义。

发明内容

为了有效解决实验样品制作过程中循环利用，满足含预制节理试样对节理倾角的要求，方便精确量取确定的角度，制作不同尺寸大小的节理裂隙，以及含确定倾角闭合节理岩样制作的技术问题，本实用新型提供了一种用于预制张开和闭合节理岩石的制样模具。

本实用新型的技术方案是：

一种用于预制张开及闭合节理岩石的制样模具，包括底板、两“L”型侧板、螺栓，所述底板上刻有标度刻线，所述螺栓对应着底板、两“L”型侧板上相应的螺孔，并将其固定拼装在一起，形成一个拥有容纳腔的整体结构。

优选地，所述底板为钢制材料。

优选地，所述底板的两个对角位置设置有两个底板螺栓孔。

优选地，所述标度刻线包括从0°到360°范围内按每条相差15°均匀刻有24条标度直线和精度为1mm的距离刻线，且在标度直线上刻有精度为1mm的距离刻线。

优选地，所述两“L”型侧板上设置有与所述底板螺栓孔相配合的“L”型侧板角点竖向螺栓孔以及“L”型侧板水平螺栓盲孔、“L”型侧板水平螺栓通孔。

优选地，所述两“L”型侧板上另设置有“V”型凹槽和“V”型凸起。

优选地，所述“L”型侧板水平螺栓盲孔设置于“L”型侧板短边端面的水平中心轴位置，所述“L”型侧板水平螺栓通孔设置于“L”型侧板上所述“V”型凹槽的竖向中心位置，并贯穿所述“L”型侧板内侧面和外侧面。

优选地，所述“V”型凹槽设置于所述“L”型侧板长边内侧面，所述“V”型凸起设置于所述“L”型侧板短边端面咬合处的竖向中轴线上。

本实用新型的有益效果主要表现在：

1、本实用新型模具钢制底板上可粘接不同尺寸、不同数量、不同倾角、不同空间位置的金属片和树脂片用于制作不同类型的张开和闭合节理，且倾角大小的精度可根据具体实验要求在0°到360°内任意改变，不仅可以精确地控制预制节理或裂隙的角度，还可以通过改变金属片和树脂片的尺寸来改变预制节理裂隙的尺寸大小；钢制底板上标度刻线便于确定节理的相对空间位置，节理或裂隙的尺寸大小和数量也可根据具体实验要求灵活改变。

2、本实用新型模具可以同时满足含张开和闭合节理岩石试样的制作，且制样的方法原理简单，能高效、批量地完成岩样的制备。

3、本实用新型模具结构简单，操作简单方便，成本低廉，经济有效，且便于组装、拆卸和循环反复使用。

附图说明

图1为一种用于预制张开和闭合节理岩石的制样模具的结构立体图；

图2为一种用于预制张开和闭合节理岩石的制样模具的结构正视图；

图3为一种用于预制张开和闭合节理岩石的制样模具的结构右视图；

图4为一种用于预制张开和闭合节理岩石的制样模具的底板俯视图；

图5为一种用于预制张开和闭合节理岩石的制样模具的“L”型侧板立体图；

图6为一种用于预制张开和闭合节理岩石的制样模具的“L”型侧板正视图。

附图标记：(1)——底板；(2)——两“L”型侧板；(3)——“回”型容纳腔体；(4)——底板螺栓孔；(5)——标度刻线；(6)——“L”型侧板角点竖向螺栓孔；(7)——“L”型侧板水平螺栓盲孔；(8)——“L”型侧板水平螺栓通孔；(9)——“V”型凹槽；(10)——“V”型凸起；(11)——螺栓。

具体实施方式

下面参照附图对本实用新型所述的一种用于预制张开和闭合节理岩石的制样模具及方法做进一步详细的技术方案实施例说明：

如图1～图6所示，一种用于预制张开和闭合节理岩石的制样模具，包括底板、两“L”型侧板，两个“L”型通过螺栓固定为“回”型容纳腔体，“回”型容纳腔体通过螺栓与底板连接，底板上设置有标度刻线；所述底板(1)包括两个底板螺栓孔(4)，两个底板螺栓孔(4)分别设置于底板(1)的两个对角位置；所述标度刻线(5)包括从0°到360°范围内按每条相差15°均匀刻有24条标度直线，且在标度直线上刻有精度为1mm的距离刻线；所述两“L”型侧板(2)上设置有与所述底板螺栓孔(4)相配合的“L”型侧板角点竖向螺栓孔(6)以及“L”型侧板水平螺栓盲孔(7)、“L”型侧板水平螺栓通孔(8)；所述两“L”型侧板(2)上另设置有“V”型凹槽(9)和“V”型凸起(10)；所述“L”型侧板水平螺栓盲孔(7)设置于“L”型侧板(2)短边端面的水平中心轴位置，所述“L”型侧板水平螺栓通孔(8)设置于“L”型侧板(2)上所述“V”型凹槽(9)的竖向中心位置，并贯穿所述“L”型侧板(2)内侧面和外侧面；所述“V”型凹槽(9)设置于所述“L”型侧板(2)长边内侧面，所述“V”型凸起(10)设置于所述“L”型侧板(2)短边端面咬合处的竖向中轴线上；所述“V”型凹槽(9)和“V”型凸起(10)相互咬合拼装，并通过螺栓(11)贯穿所述“L”型侧板水平螺栓盲孔(7)和“L”型侧板水平螺栓通孔(8)以连接固定以形成“回”型容纳腔体；所述底板(1)上的底板螺栓孔(4)与所述两侧板(2)上的“L”型侧板角点竖向螺栓孔(6)通过螺栓(11)贯穿连接，从而固定所述两侧板(2)与底板(1)的相对位置，使“回”型容纳腔体与底板牢固连接，并使其紧密配合以形成整体模具结构。

具体操作步骤如下：

步骤1：让两侧板(2)上的“V”型凹槽(9)与“V”型凸起(10)拼接，使两侧板相互咬合拼装，并通过螺栓(11)依次穿过“L”型侧板水平螺栓通孔(8)与“L”型侧板水平螺栓盲孔(7)，使“L”型结构相互连接固定形成一“回”型结构，“L”型结构如图5所示。

步骤2：将所述底板(1)上的底板螺栓孔(4)通过螺栓(11)与组合好的“回”型结构上的“L”型侧板角点竖向螺栓孔(6)固定拼接，并共同形成容纳腔(3)且构成模具整体，如图1所示，对填装材料起固定和成型作用。

步骤3：本实用新型模具制作完毕后，根据实际试验需要，可将不同尺寸、不同数量的金属片和树脂片按一系列角度(0°，15°，30°，45°，60°，75°，90°等)，以及满足试验要求的不同空间位置垂直粘接固定于底板(1)上的标度刻线(5)上，如图4所示。

例如，根据实际试验要求，需制备含30°或60°倾角，长为6mm，厚为0.1mm的单张开型节理，且该节理位于试样中心，可把长为6mm，厚为0.1mm的金属片以30°或60°倾角垂直粘接于底板中心位置，如图1所示。

再例如，根据实际试验要求，需制备一组含45°倾角，分别长5mm，厚0.1mm和长6mm，厚0.15mm的两张型平行节理，且两平行节理的间距为2cm并对称分布在试样中心的两侧，可分别把长为5mm，厚为0.1mm以及长为6mm，厚为0.15mm的金属片依据底板刻度分别以45°倾角垂直粘接于距离试样中心1cm处。

若需制备闭合型节理，可依据实际需求，按所述步骤将金属片替换成树脂片即可。

步骤4：将配制好的水泥砂浆沿四周缓慢浇筑入粘有金属片或树脂片的成型模具容纳腔(3)内，并置于振动台上振动1分钟。

步骤5将试样连同成型模具在标准养护24小时后，砂浆硬化，将成型模具拆除，并将金属片用钳子取出，若所制备试样含有闭合节理，可将树脂片长于试样高度方向的部分剪除。

步骤6：试样放入恒温恒湿养护箱养护28天，养护条件为温度20±2°，相对湿度95％以上。

步骤7：养护完成的试样打磨平整至标准尺寸成型，得到预制张开及闭合节理岩石试样。

需要说明的是，本实用新型模具中制备的节理或裂隙的形状，也不局限于金属片和树脂片，例如还有“X”型节理，也可根据实际需要灵活选择。

该试样制备完成后，可开展相关力学试验，节理状态与实际工况相吻合，很好地研究不同节理状态工况下岩石的力学性质改变，以及不同张开以及闭合节理状态对岩体强度及其稳定性的影响，对实际工程的开展具有重要指导性意义。

上述实施例是对本实用新型的优选实施方案的进一步说明，而非限制。本实用新型运用了个例对本实用新型的原理以及实施方法进行了阐述，以上实施例的方法只是用于帮助本实用新型的方法及核心思想。本领域广大技术人员应理解，在本实用新型的技术方案上进行修改或同等替换，都不脱离本实用新型技术的原理前提下，这些改进和替换均应视为在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于预制张开和闭合节理岩石的制样模具，其特征在于：包括底板、两“L”型侧板，两个“L”型通过螺栓固定为“回”型容纳腔体，“回”型容纳腔体通过螺栓与底板连接，底板上设置有标度刻线。

2.如权利要求1所述的制样模具，其特征在于：所述底板(1)包括两个底板螺栓孔(4)，两个底板螺栓孔(4)分别设置于底板(1)的两个对角位置。

3.如权利要求1所述的制样模具，其特征在于：所述标度刻线(5)包括从0°到360°范围内按每条相差15°均匀刻有24条标度直线，且在标度直线上刻有精度为1mm的距离刻线。

4.如权利要求2所述的制样模具，其特征在于：所述两“L”型侧板(2)上设置有与所述底板螺栓孔(4)相配合的“L”型侧板角点竖向螺栓孔(6)以及“L”型侧板水平螺栓盲孔(7)、“L”型侧板水平螺栓通孔(8)。

5.如权利要求4所述的制样模具，其特征在于：所述两“L”型侧板(2)上另设置有“V”型凹槽(9)和“V”型凸起(10)。

6.如权利要求5所述的制样模具，其特征在于：所述“L”型侧板水平螺栓盲孔(7)设置于“L”型侧板(2)短边端面的水平中心轴位置，所述“L”型侧板水平螺栓通孔(8)设置于“L”型侧板(2)上所述“V”型凹槽(9)的竖向中心位置，并贯穿所述“L”型侧板(2)内侧面和外侧面。

7.如权利要求5所述的制样模具，其特征在于：所述“V”型凹槽(9)设置于所述“L”型侧板(2)长边内侧面，所述“V”型凸起(10)设置于所述“L”型侧板(2)短边端面咬合处的竖向中轴线上。

8.如权利要求6或7所述的制样模具，其特征在于：所述“V”型凹槽(9)和“V”型凸起(10)相互咬合拼装，并通过螺栓(11)贯穿所述“L”型侧板水平螺栓盲孔(7)和“L”型侧板水平螺栓通孔(8)以连接固定以形成“回”型容纳腔体。

9.如权利要求4所述的制样模具，其特征在于：所述底板(1)上的底板螺栓孔(4)与所述两“L”型侧板(2)上的“L”型侧板角点竖向螺栓孔(6)通过螺栓(11)贯穿连接，从而固定所述两“L”型侧板(2)与底板(1)的相对位置，使“回”型容纳腔体与底板牢固连接，并使其紧密配合以形成整体模具结构。

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