CN211762321U - 隧道模型试验新型模具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了隧道模型试验新型模具，包括模具内筒和套设在模具内筒外的模具外筒，模具内筒与模具外筒之间的容纳空间为模拟衬砌材料灌注槽；模具内筒由至少两个子内筒塔接而成，模具外筒由至少两个子外筒塔接而成，子内筒和子外筒均由工业塑料PPC一体注塑成型。本实用新型的每段子外筒和子内筒均为环状结构，结构简单，加工制作方便；模具耐久性好，不易在使用过程中损坏；而且能够保证隧道结构纵横断面的衬砌厚度形状。本实用新型与现有的室内隧道模型模具相比，本实用新型通过选定组合搭接子内筒和子外筒的组合数，灵活地调节模具的长度，依据不同的相似模型试验方案的要求，制造出不同长度的隧道模型。
Description
技术领域
本实用新型属于于地质力学模型试验领域，具体涉及隧道模型试验新型模具。
背景技术
目前随着我国公路与铁路隧道建设的迅速发展，隧道工程的建设规模日益加大，在隧道相关领域的研究也日益丰富。
在隧道现场，由于其施工复杂性与隧道施工安全性等因素，研究人员作业困难，所以相似模型试验的出现在一定程度上解决了这个难题。然而，在确定相似模型试验的相似比后，隧道模型结构尺寸的精度成为研究的重中之重。隧道模型结构尺寸的精度由隧道模具确定，模具设计是否恰当，会直接影响到隧道模型制作的难易程度、成本、以及模型试验从加载到破坏整个过程的隧道模型表现出来的力学特性(包括结构的变形、受力、破坏的部位等)。
目前流行的隧道模型模具主要为整体式模具，一次性浇筑，其中存在的问题有：1)模具结构复杂制作困难；2)隧道结构纵横断面的衬砌厚度形状难以精确控制；3)隧道模型的长度不可变；4)模具拆模困难，模具容易在使用过程中损坏等。因此，如何制作一种方便快捷、高精度、灵活多变、耐用的室内隧道模型试验新型模具成了当下隧道相似模型试验方面亟待解决的问题。
实用新型内容
本实用新型旨在解决现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是提供隧道模型试验新型模具，以解决现有隧道模型的长度不可变的问题。
为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：隧道模型试验新型模具，包括模具内筒和套设在模具内筒外的模具外筒，模具内筒与模具外筒之间的容纳空间为模拟衬砌材料灌注槽；
模具内筒由至少两个子内筒塔接而成，模具外筒由至少两个子外筒塔接而成。
上述技术方案中，每段子外筒和子内筒均为环状结构，结构简单，加工制作方便；而且能够保证隧道结构纵横断面的衬砌厚度形状。本实用新型与现有的室内隧道模型模具相比，本实用新型通过选定组合搭接子内筒和子外筒的组合数，灵活地调节模具的长度，依据不同的相似模型试验方案的要求，制造出不同长度的隧道模型。
在本实用新型的一种优选实施方式中，还包括模具基底，最下方的子内筒与模具基底卡扣连接，最下方的子外筒与模具基底卡扣连接。设置模具基底后，模具内筒和模具外筒均安装在模具基底上，由模具基底保证模具内筒和模具外筒同心，无需人工通过钢尺或千分尺调节中心，节约辅助时间，提高效率。
在本实用新型的一种优选实施方式中，模具基底的上端面上设有第一环槽和与第一环槽同心的第二环槽，第二环槽位于第一环槽外；
最下方的子内筒具有与第一环槽配合的第一卡接部，最下方的子外筒具有与第二环槽配合的第二卡接部。
上述技术方案中，最下方的子内筒通过第一卡接部卡合于模具基底的第一环槽中，由此将模具内筒安装在模具基底上；最下方的子外筒通过第二卡接部卡合于模具基底的与第一环槽同心的第二环槽中，由此将模具外筒安装在模具基底上，且与模具内筒同心。
在本实用新型的一种优选实施方式中，在相邻两个子内筒中，其中一个子内筒具有环形的第一限位台阶，另一个子内筒具有与第一限位台阶配合的第一限位凸台；
在相邻两个子外筒中，其中一个子外筒具有环形的第二限位台阶，另一个子外筒具有与第二限位台阶配合的第二限位凸台。
上述技术方案中，相邻两个子内筒或子外筒通过限位台阶和限位凸台的扣合方式连接为一体，连接结构简单。
在本实用新型的一种优选实施方式中，第一限位台阶设在子内筒顶部的内壁或外壁上，第一限位凸台设在子内筒底部；
和/或第二限位台阶设在子外筒顶部的内壁或外壁上，第二限位凸台设在子外筒底部。
在本实用新型的另一种优选实施方式中，第一卡接部为设在子内筒底部的环形凸台，第二卡接部也为设在子外筒底部的环形凸台。第一卡接部和第二卡接部均为环形凸台，结构简单。
在本实用新型的另一种优选实施方式中，模具外筒的内壁具有便于脱模的隔离层，模具内筒的外壁也具有隔离层。在模拟隧道衬砌材料和模具接触面之间设隔离层，方便拆模。
在本实用新型的另一种优选实施方式中，隔离层为聚四氟乙烯涂覆层。
在本实用新型的另一种优选实施方式中，所有子内筒的高度相同，或均不同，或不完全相同；
所有子外筒的高度相同，或均不同，或不完全相同。
在本实用新型的另一种优选实施方式中，子外筒的内径为25cm，子外筒的高度为子外筒直径的1/5-4/5。逐段拆模，每段子内筒/子外筒的长度短，避免了衬砌与模具之间接触面过大产生的大气压效应，进一步地减轻了拆模的难度。
相比现有技术，本实用新型的有益效果为：
1)本实用新型与现有的室内隧道模型模具相比，本实用新型通过选定组合搭接子内筒和子外筒的组合数，灵活地调节模具的长度，依据不同的相似模型试验方案的要求，制造出不同长度的隧道模型。
2)在浇筑的过程中，本实用新型的模具不易变形，能保证模拟隧道衬砌结构在横纵断面的尺寸，提高隧道模型的精度。
3)本实用新型在模拟隧道衬砌材料和模具接触面之间设隔离层，方便拆模；又由于为逐段拆模，每段模具的长度短，避免了衬砌与模具之间接触面过大产生的大气压效应，进一步地减轻了拆模的难度。
4)本实用新型的每段子外筒和子内筒均为一体成型的环状结构，结构简单，加工方便。
本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本申请实施例的隧道模型试验新型模具的立体结构示意图。
图2是本申请实施例的隧道模型试验新型模具的剖视示意图。
图3是本申请实施例的隧道模型试验新型模具的模具基底的结构示意图。
图4是本申请实施例的隧道模型试验新型模具的子内筒的剖视示意图。
图5是本申请实施例的隧道模型试验新型模具的子外筒的剖视示意图。
说明书附图中的附图标记包括：模具基底10、第一环槽11、第二环槽12、模具内筒20、子内筒21、第一卡接部211、第一限位凸台212、第一限位台阶213、模具外筒30、子外筒31、第二卡接部311、第二限位凸台312、第二限位台阶313、灌注槽40。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“竖向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
本实用新型提供了隧道模型试验新型模具，如图1和图2所示，在本实用新型的一种优选实施方式中，其包括竖向设置的模具内筒20和套设在模具内筒20外的模具外筒30，模具内筒20与模具外筒30之间的容纳空间为模拟衬砌材料灌注槽40。模具内筒20由至少两个子内筒21塔接而成，图1和图2中所示为由两个子内筒21塔接而成；模具外筒30由至少两个子外筒31塔接而成，图1和图2中所示为由两个子外筒31塔接而成。
在本实施方式中，优选子内筒21和子外筒31均采用工业塑料PPC制成，子内筒21一体注塑成型为环状，子外筒31也一体注塑成型为环状。由此使得结构简单，加工制造方便；模具耐久性好，不易在使用过程中损坏；而且能够保证隧道结构纵横断面的衬砌厚度形状。
在使用本实用新型时，根据需要制作隧道模型的长度，选择相应数量的子外筒31和子内筒21，将子外筒31沿轴向塔接形成模具外筒30，将子内筒21沿轴向塔接形成模具内筒20。再将模具外筒30套在模具内筒20外，形成“环套环”的结构，再将模具外筒30和模具内筒20置于操作台或地面上，接下来利用钢尺或千分尺对模具内筒20和模具外筒30的中心，使模具内筒20和模具外筒30同心。然后将配制好的模拟衬砌材料溶液浇入模具内筒20与模具外筒30之间的灌注槽40中，待材料达到初期强度后，进行逐段拆模。
具体地，图1和图2中所示为每个子内筒21的高度(即轴向长度)相同，每个子外筒31的高度相同，而且子外筒31与子内筒21的高度也相同。每个子外筒31的横向断面尺寸相同，每个子内筒21的横向断面尺寸也相同。
具体地，子外筒31的内径为25cm(子外筒31最宽处的内径为25cm)，子外筒31的高度为子外筒31直径的1/5-4/5，每段子外筒31较短，便于脱模。比如，子外筒31的高度为5-20cm，优选子外筒31的高度为10-20cm，进一步优选为子外筒31的高度为15cm。每一段子内筒21和子外筒31很短，使得衬砌与模具接触面之间的大气压小，方便脱模。
应当指出，实际中，所有子内筒21的高度也可均不同，或不完全相同；所有子外筒31的高度也可均不同，或不完全相同。子内筒21的高度与子外筒31的高度也可均不同，或不完全相同。在本实施方式中，子外筒31和子内筒21的高度不同时，使用时，子外筒31的搭接处与子内筒21的搭接处交错设置，承力性能更优。
如图1和图2所示，在本实用新型的另一优选实施方式中，该隧道模型试验新型模具还包括模具基底10，模具基底10也采用工业塑料PPC制成；最下方的子内筒21与模具基底10卡扣连接，最下方的子外筒31与模具基底10卡扣连接。
具体地，如图3所示，模具基底10的上端面上设有第一环槽11和与第一环槽11同心的第二环槽12，第二环槽12位于第一环槽11外。如图2所示，最下方的子内筒21具有与第一环槽11配合的第一卡接部211，最下方的子外筒31具有与第二环槽12配合的第二卡接部311。在本实施方式中，第一卡接部211为设在子内筒21底部的环形凸台，第二卡接部311也为设在子外筒31底部的环形凸台。
具体地，如图2和图4所示，在相邻两个子内筒21中，其中一个子内筒21具有环形的第一限位台阶213，另一个子内筒21具有与第一限位台阶213配合的第一限位凸台212。比如第一限位台阶213设在子内筒21顶部的外壁上，第一限位凸台212设在子内筒21底部，如图2所示，上一个子内筒21与下一个子内筒21通过第一限位台阶213和第一限位凸台212扣合在一起。实际中，第一限位台阶213也可设在子内筒21顶部的内壁上。
具体地，如图2和图5所示，在相邻两个子外筒31中，其中一个子外筒31具有环形的第二限位台阶313，另一个子外筒31具有与第二限位台阶313配合的第二限位凸台312。比如第二限位台阶313设在子外筒31顶部的内壁或外壁上，第二限位凸台312设在子外筒31底部。
在本实施方式中，第一卡接部211与第一限位凸台212的结构相同，第二卡接部311与第二限位凸台312的结构相同；使得每个子内筒21的结构完全相同，每个子外筒31的结构完全相同，便于加工制造和塔接。第二限位凸台312与第一限位凸台212的结构也相同，第二限位台阶313的结构与第一限位台阶213的结构也相同。
在本实用新型的另一优选实施方式中，模具外筒30的内壁具有便于脱模的隔离层，模具内筒20的外壁也具有隔离层，隔离层为聚四氟乙烯涂覆层。使用时，将聚四氟乙烯均匀的喷涂在模具外筒30的内壁上和模具内筒20的外壁上，喷上薄薄的一层即可，比如0.01-0.1mm，待隔离层干透后再使用该模具。多次使用该模具后，隔离层有脱落时，可在脱落处补喷聚四氟乙烯。
在本说明书的描述中，参考术语“优选的实施方式”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”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。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.隧道模型试验新型模具，其特征在于，包括模具内筒和套设在模具内筒外的模具外筒，模具内筒与模具外筒之间的容纳空间为模拟衬砌材料灌注槽；
所述模具内筒由至少两个子内筒塔接而成，所述模具外筒由至少两个子外筒塔接而成。
2.如权利要求1所述的隧道模型试验新型模具，其特征在于，还包括模具基底，最下方的子内筒与模具基底卡扣连接，最下方的子外筒与模具基底卡扣连接。
3.如权利要求2所述的隧道模型试验新型模具，其特征在于，所述模具基底的上端面上设有第一环槽和与第一环槽同心的第二环槽，第二环槽位于第一环槽外；
最下方的子内筒具有与所述第一环槽配合的第一卡接部，最下方的子外筒具有与所述第二环槽配合的第二卡接部。
4.如权利要求1所述的隧道模型试验新型模具，其特征在于，在相邻两个子内筒中，其中一个子内筒具有环形的第一限位台阶，另一个子内筒具有与所述第一限位台阶配合的第一限位凸台；
在相邻两个子外筒中，其中一个子外筒具有环形的第二限位台阶，另一个子外筒具有与所述第二限位台阶配合的第二限位凸台。
5.如权利要求4所述的隧道模型试验新型模具，其特征在于，所述第一限位台阶设在所述子内筒顶部的内壁或外壁上，所述第一限位凸台设在所述子内筒底部；
和/或所述第二限位台阶设在所述子外筒顶部的内壁或外壁上，所述第二限位凸台设在所述子外筒底部。
6.如权利要求3所述的隧道模型试验新型模具，其特征在于，所述第一卡接部为设在所述子内筒底部的环形凸台，所述第二卡接部也为设在所述子外筒底部的环形凸台。
7.如权利要求1-6之一所述的隧道模型试验新型模具，其特征在于，所述模具外筒的内壁具有便于脱模的隔离层，所述模具内筒的外壁也具有所述隔离层。
8.如权利要求7所述的隧道模型试验新型模具，其特征在于，所述隔离层为聚四氟乙烯涂覆层。
9.如权利要求1-6之一所述的隧道模型试验新型模具，其特征在于，所有子内筒的高度相同，或均不同，或不完全相同；
所有子外筒的高度相同，或均不同，或不完全相同。
10.如权利要求1-6之一所述的隧道模型试验新型模具，其特征在于，所述子外筒的内径为25cm，所述子外筒的高度为子外筒直径的1/5-4/5。
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