CN213956946U - 一种岩体物理模拟试验中应变砖的安放装置 - Google Patents
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Abstract
一种岩体物理模拟试验中应变砖的安放装置涉及岩土工程中物理模拟试验应力场的测试领域，可提高岩体物理模拟试验中应变砖的安装效率和测试精度。本装置由试样稳固系统、切土系统、电机系统三部分组成，其中，试样稳固系统包括外框架柱、底板、底板轨道、横向滑轨、纵向滑轨；切土系统包括圆盘、旋转加压杆、承压板、取土桶、固定杆、转动轴承、切土线固定杆、切土线固定杆插孔、切土线；电机系统包括电机和电机控制器。本装置利用应变砖与模拟岩体的同步变形，研究模拟岩体在外力作用下，其内部应力应变的变化，总结岩体内部应力场和应变场的变化规律，为岩体物理模拟中相关课题的基础研究提供试验参考。
Description
技术领域
本实用新型公布了一种应变砖的安放装置，主要涉及岩土工程中物理模拟试验应力场的测试领域，可提高岩体物理模拟试验中应变砖的安放效率和测试精度。
背景技术
在长期的地质运动过程中，岩体内部应力集中地区对地震活动和活断层影响显著，且不同深度处的岩体发生破坏时有着明显区别。研究表明，走滑断裂两盘岩体在构造应力作用下发生相对错动变形时，断裂局部应力场会产生明显偏转，为了表征这种偏转与断裂活动性的关系，需要利用物理模拟试验同步测试岩体内部应力场的时空演化特征。但由于岩体内部应力的测量十分困难，阻碍着对地震活动性和走滑断裂的物理模拟研究，亟需一种能够测量模拟岩体内部应力的方法。
目前应用最广的便是制作与模拟材料相似的应变砖，在寻找合适的模拟材料配比前开展大量的配比试验，选取不同的相似材料配比，分别批量制作标准试件，通过单轴抗压试验、直剪试验等来确定不同配比的物理参数，进而确定最终的配比来制作所需应变砖。
在本实用新型之前，申请号为CN201720279640.X的专利，公布了一种应变砖的制作装置，其特征在于，可以调整应变砖试块的制作高度，制作不同规格的应变砖，应变砖的制作技术已趋完善，但是应变砖的安装工艺直接决定应变砖与周围材料的耦合状态以及测试精度。
本实用新型在本实用新型之前，申请号为CN201620371052.4的专利，公布了一种快速开挖应变砖埋置孔的设备，其特征在于，由设备主体取土器、透气孔的顶板和刻度线组成，其目的是快速开挖应变砖埋置孔加快试验速度，但是其在取出土样后无法控制开挖孔壁的稳定，且破坏了开挖界面模型材料的物理结构。
因此，本实用新型在少扰动模拟试样物理结构的前提下，通过静压方式和土体弹性变形特性实现应变砖的安放，探究在外力作用下，含裂隙岩体内部应力场的变化规律，为断裂岩体物理模拟试验提供参考。
发明内容
本实用新型针对现有关于安放应变砖装置的缺点，提供了一种在岩体物理模拟实验中安放应变砖的装置，通过该装置能够减小取土桶进入模拟岩石时的端摩阻力，利用切土线将预定位置切割为完整平面，且能够将取土桶内试样回填减少对试样的扰动，精准安放应变砖的优点。
本实用新型属于一种在模拟岩体试样中安放应变砖的装置，其构造由外框架柱、底板、底板轨道、横向滑轨、纵向滑轨、圆盘、旋转加压杆、电机、电机控制器、承压板、取土桶、固定杆、转动轴承、切土线固定杆插孔、切土线固定杆、切土线、圆盘、承压板组成。
所述的底板轨道用以卡放模拟试样盒，在将试样盒推进底板轨道之前，先将取土桶升起，待试样盒推入底板轨道且固定在底板后，使用横向滑轨和纵向滑轨将取土桶对准试样预设位置，按下固定在外框架柱上的电机控制器，此时电机对旋转加压杆进行做功，带动取土桶对试样进行取土。取样完成之后在对应的位置放入应变砖，然后进行回填，将多余的试样切除，由于试样自身具有一定的回弹特性，在短时间取土切土操作后，土样回弹可使试样与应变砖达到较好的耦合状态。
所述取土桶的上部设有转动轴承，由于取土桶向下的动力是由旋转加压杆或经圆盘手动提供，需要转动轴承和固定杆用以固定取土桶保证其不会受上部的影响而转动。
所述的取土桶深入模拟试样时，因试样自身具有一定的强度，为减小取土桶进入土体时受到的端摩阻力，参考土工试验中的环刀，将取土桶的切土口进行刃脚化处理。
所述的取土桶在取样时如若直接进行拉拔，则预设位置试样由于拉力而产生锯齿状拉张截面，使试样和应变砖不能完全接触，从而引发在受力状态下因变形不协同而导致试验误差过大。
所述切土口刃脚四周分别预留有切土线固定杆插孔，左侧两个切土线固定杆插孔用来插入切土线固定杆，右侧两个切土线固定杆插孔用来将切土线的两端分别从底部穿入。在取土桶进入土体之前，先将切土线缠绕在左侧切土线固定杆之上，待切土桶到达预定位置后，切土线固定杆释放切土线，在右侧切土线固定杆插孔上部用手捏住切土线的两个端头，缓慢勒紧切土线进行切土，保证切口为完整平面。
有益成果
通过该装置能够有效减少取土时对模拟试养物理结构的扰动，利用切土线将预设位置切割为完整平面使模拟试样和应变片表面完全接触，切除土柱中与应变砖高度相同的试样，将原土柱按照原位置在应变砖上方安放，做到了快捷、高效安放应变砖。该装置能够很好的用来探究不同裂隙面对岩石局部应力场的影响特征，可更加直观表现出产状对应力的影响趋势。
附图说明
图1为应变砖放置装置；
图2位旋转加压杆图；
图3为取土桶图；
图4为切土口图；
图5为切土线固定杆剖面图
具体实施方式
本实用新型提供了一种在模拟岩石试样中安放应变砖的装置，为使本实用新型专利的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下结合附图对该装置进行详细说明。
如附图所示，本实用新型专利包含16个零部件：1.外框架柱，2.底板，3.底板轨道，4.横向滑轨，5.纵向滑轨，6.旋转加压杆，7.电机，8.电机控制器，9.取土桶，10.固定杆，11.转动轴承，12.切土线固定杆插孔，13.切土线固定杆，14.切土线，15.圆盘，16.承压板组成。
所述的底板(2)是由不锈钢制作而成，底板(2)下面安装有橡胶防滑垫，用于保持装置整体的稳定性，底板(2)四角有预留的螺丝孔，用于安装固定外框架柱(1)；所述的纵向滑轨(5)由不锈钢制成，两个纵向滑轨(5)为一组，为旋转加压杆(6)提供滑动通道；所述的横向滑轨(4)由不锈钢制成，同样两个横向滑轨(4)为一组，为纵向滑轨(5)提供滑行通道。
首先将取土桶(9)和旋转加压杆(6)通过旋转螺纹连接在一起，再将电机(7)和承压板(16)用螺钉固定在一起，然后将承压板(16)置于纵向滑轨(5)中，并将两个纵向滑轨(5)固定，使承压板(16)能够沿着轨道自由移动，接着将纵向滑轨(5)置于横向滑轨(4)中，并将两个横向滑轨(4)固定，使纵向滑轨(5)能沿着横向滑轨(4)的轨道自由滑动；其次将外框架柱(1)对准底板上预留的螺丝孔并用螺钉将其与底板进行固定，接着用螺钉将横向滑轨(4)与纵向滑轨(5)进行固定；最后并将电机控制器(8)用螺钉固定在外框架柱(4)上。
所述的底板轨道(3)用以卡放模拟岩石试样的盒子，再将试样盒子推进底板轨道(3)之前，先将取土桶(9)升起，待盒子卡放后，使用横向滑轨(4)和纵向滑轨(5)将取土桶(9)对准试样试验时设计方案预设的位置，开启电机控制器(8)，此时电机(7)对旋转加压杆(6)进行做功，带动取土桶(9)对试样进行取土；取土桶(9)到达指定位置后，轻微旋转切土线固定杆(13)并缓慢从切土线固定杆插孔(12)拔出，使切土线(14)与切土线固定杆(13)相互脱离不再缠绕；在右侧切土线固定杆插孔(12)上部用手捏住切土线的两个端头，缓慢勒紧切土线(14)进行切土，待切土完成后提出取土桶，在对应的位置放入应变砖，切除土柱中与应变砖高度相同的试样，将原土柱按照原位置在应变砖上方安放，进行试样回填。由于土样自身具有粘弹性，在短时间内试样可恢复到原有近似状态。
取土桶(9)如图3所示，取土桶(9)的上部设有转动轴承(11)，由于取土桶向下的动力是由旋转加压杆(6)提供，所以需要转动轴承(11)和固定杆(10)来固定取土桶(9)保证其不会受上部的影响而转动。
在设计时考虑到取土桶(9)在深入材料内部时，由于模拟试样自身具有一定的强度，所以参考土工试验中的环刀，对取土桶(9)的切土口进行倒角化处理，减少了取土桶进入土体时端摩阻力。取土桶(9)在取土时如若直接进行拉拔，则土体可能由于拉应力而产生锯齿状拉张截面，在试验过程中，由于应变砖与土体上下表面的不耦合接触，会导致试验误差过大。所以该设计在切土刃口四个角上预留了切土线固定杆插孔(12)，如图4切土口所示，左侧两个切土线固定杆插孔(12)用来插入切土线固定杆(13)，右侧两个切土线固定杆插孔(12)用来将切土线(14)的两端头分别从底部穿入上部穿出。试验时，首先将切土线(14)在切土线固定杆(13)的下部进行缠绕2～3圈；待取土桶(9)进入土体指定位置深度后，轻微旋转切土线固定杆(13)上部，使切土线(14)与切土线固定杆(13)相互脱离不再缠绕，并缓慢将切土线固定杆(13)从切土线固定杆插孔(12)中拔出；在右侧切土线固定杆插孔(12)的上部捏住切土线的两个端头，缓慢抽拉切土线(14)进行切土，以保证应变砖与土体上下接触面为完整平面。
Claims (1)
1.一种岩体物理模拟试验中应变砖的安放装置，其特征在于：
底板轨道(3)位于底板(2)上，底板(2)四角有预留的螺丝孔，用于安装固定外框架柱(1)；两个纵向滑轨(5)为一组，为承压板(16)提供滑动通道；两个横向滑轨(4)为一组，为纵向滑轨(5)提供滑行通道；
取土桶(9)的上部设有转动轴承(11)，转动轴承(11)和固定杆(10)固定取土桶(9)；取土桶(9)和旋转加压杆(6)通过旋转螺纹连接在一起，再将电机(7)和承压板(16)用螺钉固定在一起，承压板(16)置于纵向滑轨(5)中，并将两个纵向滑轨(5)固定，使承压板(16)能够沿着轨道自由移动，纵向滑轨(5)置于横向滑轨(4)中，使纵向滑轨(5)能沿着横向滑轨(4)的轨道自由滑动；用螺钉将横向滑轨(4)与纵向滑轨(5)进行固定；电机控制器(8)用螺钉固定于外框架柱上。
Priority Applications (1)
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| CN202022626974.4U CN213956946U (zh) | 2020-11-13 | 2020-11-13 | 一种岩体物理模拟试验中应变砖的安放装置 |
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| CN202022626974.4U CN213956946U (zh) | 2020-11-13 | 2020-11-13 | 一种岩体物理模拟试验中应变砖的安放装置 |
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Country Status (1)
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| CN (1) | CN213956946U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115436181A (zh) * | 2022-08-24 | 2022-12-06 | 防灾科技学院 | 一种锁固型走滑断裂局部应力场演化的物理模拟系统 |
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2020
- 2020-11-13 CN CN202022626974.4U patent/CN213956946U/zh active Active
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| CN115436181A (zh) * | 2022-08-24 | 2022-12-06 | 防灾科技学院 | 一种锁固型走滑断裂局部应力场演化的物理模拟系统 |
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