CN212031154U - 岩体强度试验模具 - Google Patents

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CN212031154U CN202020275288.4U CN202020275288U CN212031154U CN 212031154 U CN212031154 U CN 212031154U CN 202020275288 U CN202020275288 U CN 202020275288U CN 212031154 U CN212031154 U CN 212031154U
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姚禹
张志厚
路润琪
范祥泰
廖晓龙
席传杰
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Abstract

本实用新型涉及岩体强度实验，特别涉及岩体强度试验模具，包括底座，该底座上的左右两侧边沿分别连接有相对的与底座相垂直的左底座侧板和右底座侧板，使底座与底座侧板形成依次连接的弯折结构的模具主体；所述模具主体前后两端分别可拆卸式分别连接有前活动板和后活动板，所述前活动板和后活动板用于与模具主体对接后形成侧围和底面封闭的结构；其中，所述左底座侧板和右底座侧板上均开有相对的通槽，用于插入贯穿模具主体内腔的钢尺。岩体强度实验关键在于控制好岩土体结构破坏的方式及程度，通过设置上述的岩体强度试验模具，采用钢尺以一定的角度插入岩土体以达到实验要求，方便，易操作。

Description

岩体强度试验模具
技术领域
本实用新型涉及岩体强度实验，特别涉及岩体强度试验模具。
背景技术
影响岩体强度特性的因素取决於不连续面的发育程度，在单位岩体内不连续面的密度愈高，岩体强度愈低，至於不连续面的密度，主要随著组数的增加或不连续面间距的减小而增加。目前对於岩体中不连续面的发育程度尚无整体性量化的评估，为了能在野外快速获取不连续面状态，乃运用视觉化之岩体结构类型来进行半定量的评估，以表示不连续面的状态。PVC管表面上的节理断画出，用小型细头电烙铁将PVC管上已经画好的定位线划透，形成能使钢片对穿过去的对穿孔，将厚0.2mm、宽20mm、长150mm钢片对穿插入，使钢片在模具两侧都留有适当距离，并插入钢板。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种可拆卸、轻便的的岩体强度试验模具。
为了实现上述目的，本申请采用的技术方案是岩体强度试验模具，包括底座，该底座上的左右两侧边沿分别连接有相对的与底座相垂直的左底座侧板和右底座侧板，使底座与底座侧板形成依次连接的弯折结构的模具主体；所述模具主体前后两端分别可拆卸式分别连接有前活动板和后活动板，所述前活动板和后活动板用于与模具主体对接后形成侧围和底面封闭的结构；其中，所述左底座侧板和右底座侧板上均开有相对的通槽，用于插入贯穿模具主体内腔的钢尺。
岩体强度实验关键在于控制好岩土体结构破坏的方式及程度，通过设置上述的岩体强度试验模具，采用钢尺以一定的角度插入岩土体以达到实验要求。
选择钢尺是因为在众多可以作为制作裂隙的材料中，钢尺相较于木板、塑料板更为光滑，硬度也较大，产生的裂隙也会更光滑，使其产生变形时受到的外界因素减少，更有利于研究影响岩体强度的因素。这里的钢尺是指平滑的、扁平的长形的钢板、钢片等。
进一步地是，所述通槽沿所在的底座侧板上沿直线方向排列。
这样以按一定角度的直线方向排列，以使得钢尺按该角度插入到岩体中。这样设置多个排列的开口，使岩体的解理程度较为充分。
进一步地是，所述左底座侧板和右底座侧板均为矩形结构，所述通槽沿所在的底座侧板对角线方向排列。
进一步地是，所述的左底座侧板或右底座侧板上排列的通槽为从中间向两侧方向长度依次变短的通槽。排列的开口均插入钢尺，较长的开口可以插入较多的钢尺。
进一步地是，所述通槽的边沿设置有刻度线。这样以方便操作人员明确插入的位置。
进一步地是，所述前活动板和后活动板的两侧用于与模具主体对接的面上均开有卡条，所述模具主体两侧设置有与所述卡条适配的凹槽。
进一步地是，该岩体强度试验模具的材质为3D打印耗材。
通过采用3D打印建造本岩体强度试验模具，钢尺角度及通槽的倾斜角度可以根据需要进行数字化设计，减少实验误差，实现对模具的数字化设计。
进一步地是，所述岩体强度试验模具的材质为光敏树脂。
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的说明。本实用新型附加的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
构成本实用新型的一部分的附图用来辅助对本实用新型的理解，附图中所提供的内容及其在本实用新型中有关的说明可用于解释本实用新型，但不构成对本实用新型的不当限定。
在附图中：
图1为用于说明本岩体强度试验模具拆开后的结构示意图；
图2为用于说明本岩体强度试验模具侧视结构示意图；
图3为用于说明本岩体强度试验模具合拢后的示意图；
图中标记：模具主体1、通槽101、凹槽102、底座110、左底座侧板120、右底座侧板130、前活动板210、后活动板220、卡条201。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本实用新型。在结合附图对本实用新型进行说明前，需要特别指出的是：
本实用新型中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和技术特征可以相互组合。
此外，下述说明中涉及到的本实用新型的实施例通常仅是本实用新型一分部的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。
关于本实用新型中术语和单位。本实用新型的说明书和权利要求书及有关的部分中的术语“包括”以及它的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
如图1-3，岩体强度试验模具，包括底座110，该底座110上的左右两侧边沿分别连接有相对的与底座110相垂直的左底座侧板120和右底座侧板130，使底座110与底座110侧板形成依次连接的弯折结构的模具主体1；所述模具主体1前后两端分别可拆卸式分别连接有前活动板210和后活动板220，所述前活动板210和后活动板220用于与模具主体1对接后形成侧围和底面封闭的结构；其中，所述左底座侧板120和右底座侧板130上均开有相对的通槽101，用于插入贯穿模具主体1内腔的钢尺。岩体强度试验模具的材质为3D打印耗材，具体可以采用树脂、聚乳酸、聚乙烯醇中的任意一种，优选的可以采用光敏树脂，光敏树脂具有固化速度快、成型精度高表面效果好、低气味、低收缩、耐储存等特点。使用光敏树脂进行3D打印可以轻易实现复杂的几何线条、镂空等设计，不仅效率大大提高，成品细节好，表面质量高，更关键在于可以更好地实现数字化。
综合考虑实验的操作性、3D打印机的规模以及制作成本，本模具的尺寸可以按照以下建造，本模具外形为120mm×120mm×120mm立方体，板材的厚度为5mm。侧面通槽101的倾斜角度为60°，通槽101的宽度为2mm。
通过设置上述的岩体强度试验模具，采用钢尺以一定的角度插入岩土体以达到实验要求。所述左底座侧板120和右底座侧板130均为矩形结构，所述通槽101沿所在的底座110侧板对角线方向排列。
模具利用3D打印技术，实现实验模具数字化设计。对比传统模具制造工艺，采用3D打印技术建造本模具避免繁琐的修改设计，省时省力，降低人工成本。
所述的左底座侧板120或右底座侧板130上排列的通槽101为从中间向两侧方向长度依次变短的通槽101。所述通槽101的边沿设置有刻度线。这样以方便操作人员明确插入的位置。
所述前活动板210和后活动板220的两侧用于与模具主体1对接的面上均开有卡条201，所述模具主体1两侧设置有与所述卡条201适配的凹槽102。这样实现对模具主体1和前活动板210、后活动板220的可拆卸式连接，前活动板210、后活动板220和通槽101倾斜的长度、角度以及厚度均可自行设计，减少实验误差。
通过采用上述的岩体强度试验模具进行以下隧道高应力软岩大变形分级中岩体强度取值试验：
试验目的：
研究岩体强度Rb＝KvRc
岩体完整性系数Kv＝(Vpm/Vpr)2
式中：Kv—为岩体的完整性指数
Rc—为岩石的单轴抗压强度
Vpm—为岩体纵波速
Vpr—为室内岩石(块)纵波速度
岩体强度取值实验可分解为岩石单轴抗压实验与声波测定岩体的完整性系数实验。
实验原理：岩石的单轴抗压强度是指岩石试件在单向受压至破坏时，单位面积上所承受的最大压应力。
Figure BDA0002403846260000041
式中：σc—单轴抗压强度，Mpa
P—无侧限条件下岩石试件的轴向破坏荷载，N
A—试件的截面面积，mm2
岩体完整性系数Kv＝(Vpm/Vpr)2
式中：Vpm—为岩体纵波速
Vpr—为室内岩石(块)纵波速度
试样制作：
试样的种类分为石膏试样和(水泥+砂)砼两种，本组所做试样为砼。
主要仪器设备：
试样加工设备：钻石机、锯石机、磨石机、车床；测量平台；岩石超声波参数测定仪；纵波换能器；
量测工具与有关检查仪器：游标卡尺、天平(称量大于500g，感量0.01g)，烘箱和干燥箱，水槽、煮沸设备。
加载设备：压力试验机。压力机应满足下列要求：
(1)有足够的吨位，即能在总吨位的10％～90％之间进行试验，并能连续加载且无冲击。
(2)承压板面平整光滑且有足够的刚度，其中之一须具有球形座。承压板直径不小于试样直径，且也不宜大于试样直径的两倍。如大于两倍以上时需在试样上下端加辅助承压板，辅助承压板的刚度和平整光滑度应满足压力机承压板的要求。
(3)压力机的校正与检验应符合国家计量标准的规定。
试样制备：
试样分为完整样和解理岩样，分别为水泥制成的12cm的立方体。
对于解理岩样制作，采用本申请的岩体强度试验模具，通槽60o倾斜，沿对角线排列的通槽分为三对(左底座侧板120和右底座侧板130上相对的一对通槽为这里前述的一对通槽)，中间一对最长(沿对角线延伸的条形槽)，分别位于该中间一对的两侧的一对通槽较短。通槽相互平行。
两对较短的通槽插入一个钢尺，中间较长的通槽插入两个钢尺。
沿每条通槽长度方向做直线；
位于较短通槽的钢尺的宽度占该较短通槽所在直线长度的80％，该钢尺距离该较短通槽所在直线两端的距离均占该较短通槽所在直线长度的10％。
位于较长通槽的两个钢尺的宽度各占该较长通槽所在直线长度的30％，两个钢尺之间的间距占该较长通槽所在直线长度的20％，该两个钢尺距离该较长通槽所在直线最近端的距离均占该较长通槽所在直线长度的10％。
倾斜的通槽在进行实验时插入钢尺，以造成岩土体内部构造的破坏，方便，易操作。
以上对本实用新型的有关内容进行了说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本实用新型。基于本实用新型的上述内容，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

Claims (8)

1.岩体强度试验模具，其特征在于，包括底座，该底座上的左右两侧边沿分别连接有相对的与底座相垂直的左底座侧板和右底座侧板，使底座与底座侧板形成依次连接的弯折结构的模具主体；所述模具主体前后两端分别可拆卸式分别连接有前活动板和后活动板，所述前活动板和后活动板用于与模具主体对接后形成侧围和底面封闭的结构；其中，所述左底座侧板和右底座侧板上均开有相对的通槽，用于插入贯穿模具主体内腔的钢尺。
2.如权利要求1所述的岩体强度试验模具，其特征在于，所述通槽沿所在的底座侧板上沿直线方向排列。
3.如权利要求1所述的岩体强度试验模具，其特征在于，所述左底座侧板和右底座侧板均为矩形结构，所述通槽沿所在的底座侧板对角线方向排列。
4.如权利要求3所述的岩体强度试验模具，其特征在于，所述的左底座侧板或右底座侧板上排列的通槽为从中间向两侧方向长度依次变短的通槽。
5.如权利要求1所述的岩体强度试验模具，其特征在于，所述通槽的边沿设置有刻度线。
6.如权利要求1所述的岩体强度试验模具，其特征在于，所述前活动板和后活动板的两侧用于与模具主体对接的面上均开有卡条，所述模具主体两侧设置有与所述卡条适配的凹槽。
7.如权利要求1所述的岩体强度试验模具，其特征在于，该岩体强度试验模具的材质为3D打印耗材。
8.如权利要求1所述的岩体强度试验模具，其特征在于，所述岩体强度试验模具的材质为光敏树脂。
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