CN214408295U - 岩石含充填体相似材料结构面环剪试验制样装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于力学试验技术领域，尤其涉及一种岩石含充填体相似材料结构面环剪试验制样装置。制样装置包括支架、成型套筒、芯轴以及压板，支架具有顶板，顶板的中部设置有定位孔，成型套管固定设置在顶板上，成型套筒沿轴向贯通设置，成型套筒和定位孔同轴设置，成型套筒的孔径大于定位孔的孔径，芯轴的底部通过支撑件支撑，芯轴的顶端同轴配合地穿过顶板的定位孔，芯轴的顶端活动穿过成型套筒，压板的内侧固定套装在芯轴上，压板的外侧滑动设置在成型套筒的内侧。本实用新型可保证所制备的试样尺寸精准，内外环同轴，且可根据需要灵活调整试样厚度，具有很好的实用性。

Description

岩石含充填体相似材料结构面环剪试验制样装置

技术领域

本实用新型属于力学试验技术领域，尤其涉及一种岩石含充填体相似材料结构面环剪试验制样装置。

背景技术

岩石的抗剪强度是评价岩石力学性质的重要指标之一，准确的获取强度参数对岩体工程具有重要的实际意义。

现阶段，岩石抗剪强度主要通过室内试验获取，主要试验类型有：常规三轴试验、直接剪切试验及楔形剪切试验等。分析现有的试验实现方式，由于试验仪器结构形式的限定，岩石在受剪过程中剪切面上受力不均匀，不能测量岩石大变形剪切作用下的残余强度。鉴于此，对岩石的抗剪强度采用环剪试验测试，可实现在剪切过程中剪切面积不变，并且可以在连续位移条件下进行剪切，克服了常规试验在大变形阶段应力应变极度不均匀的现象，保证了试验结果的准确性。

目前，由于现场原岩获取困难，而室内试验需要大量重复试验，所以常采用相似材料模拟岩石结构面，但由于环形剪切的特殊性，缺少针对该试验的试样制备装置。要保证制备的试样尺寸精准，内外环同轴，且试样厚度可根据需要灵活调整，是目前岩石环剪试验的相似材料试样制备中需解决的技术问题。

实用新型内容

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种岩石含充填体相似材料结构面环剪试验制样装置以及制样方法，以达到保证制备的试样尺寸精准，内外环同轴，且试样厚度可根据需要灵活调整的技术目的。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

一方面，本实用新型提供了一种岩石含充填体相似材料结构面环剪试验制样装置，所述制样装置包括：

支架，所述支架具有顶板，所述顶板的中部设置有定位孔；

成型套筒，所述成型套管固定设置在所述顶板上，所述成型套筒沿轴向贯通设置，所述成型套筒和所述定位孔同轴设置，所述成型套筒的孔径大于所述定位孔的孔径；

芯轴，所述芯轴的底部通过支撑件支撑，所述芯轴的顶端同轴配合地穿过所述顶板的定位孔，所述芯轴的顶端活动穿过所述成型套筒；

压板，所述压板的内侧固定套装在所述芯轴上，所述压板的外侧滑动设置在所述成型套筒的内侧。

进一步地，所述成型套筒的底部设置有连接翻板，所述连接翻板通过多个螺栓连接在所述顶板上。

进一步地，所述成型套筒的外侧周面的中部呈阶梯状布置。

进一步地，所述支架还包括底板，所述底板位于所述顶板的正下方，所述顶板和所述底板之间通过多个连接柱连接，多个所述连接柱间隔设置在所述芯轴的外侧。

进一步地，所述支撑件的顶部可沿竖向伸缩，以带动所述芯轴在所述定位孔以及所述成型套筒中移动。

另一方面，本实用新型还提供了一种岩石含充填体相似材料结构面环剪试验制样方法，所述制备方法包括：

确认待制备的环剪试样的高度；

分别制备结构面下模板以及结构面上模板；

将制备好的结构面下模板放置在上述岩制样装置的成型套筒中；

将充填物铺设在结构面下模板上；

将制备好的结构面上模板放置在所述制样装置的成型套筒中，所述结构面上模板位于充填物上方；

操作所述制样装置的压板，使结构面上模板下移，直至结构面上模板和结构面下模板之间的距离和待制备的环剪试样的高度相一致。

进一步地，所述制备结构面下模板，具体包括：

在下模板的齿状模板面上涂满脱模剂；

向所述制样装置的成型套筒内浇筑模拟相似材料；

将下模板的作用面盖设在浇筑的模拟相似材料上，下模板的齿状模板面与模拟相似材料接触；

将所述制样装置放入到振动台振动，使模拟相似材料均匀，于室温中静置后进行脱模处理，然后放于养护箱中养护，即完成结构面下模板的制备。

进一步地，所述制备结构面上模板，具体包括：

在上模板的齿状模板面上涂满脱模剂；

向所述制样装置的成型套筒内浇筑模拟相似材料；

将上模板的作用面盖设在浇筑的模拟相似材料上，上模板的齿状模板面与模拟相似材料接触；

将所述制样装置放入到振动台振动，使模拟相似材料均匀，于室温中静置后进行脱模处理，然后放于养护箱中养护，即完成结构面上模板的制备。

进一步地，所述充填物为充填体和水的混合物，所述充填体和水的比例为3：1。

更进一步地，所述充填体为石膏、岩屑和黄泥的混合物。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型所提供的一种岩石含充填体相似材料结构面环剪试验制样装置以及制样方法，其中的制样装置中的成型套筒、芯轴以及定位孔同轴设置，可保证所制备的试样尺寸精准，内外环同轴，且由于压板的内侧固定套装在芯轴上，压板的外侧滑动设置在成型套筒的内侧，这样可根据需要灵活调整压板的位置，以调整试样厚度，具有很好的实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中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为本实施例的一种岩石含充填体相似材料结构面环剪试验制样装置的结构示意图；

图2为图1的剖面示意图；

图3为本实施例的一种岩石含充填体相似材料结构面环剪试验制样方法的流程示意图；

图4为结构面下模板和结构面上模板的使用状态示意图；

图5为本实施例的结构面下模板的结构示意图；

图6为本实施例的结构面上模板的结构示意图。

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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

首先，本实用新型提供了一种岩石含充填体相似材料结构面环剪试验制样装置。

图1为本实施例的一种岩石含充填体相似材料结构面环剪试验制样装置的结构示意图，图2为图1的剖面示意图，结合图1以及图2，本实施例的岩石含充填体相似材料结构面环剪试验制样装置包括支架1、成型套筒2、芯轴3以及压板4。

结合图1以及图2，本实施例的支架1具有顶板11，顶板11的中部设置有定位孔，成型套管2固定设置在顶板1上，成型套筒2沿轴向贯通设置，成型套筒2和定位孔同轴设置，成型套筒2的孔径大于定位孔的孔径，芯轴3的底部通过支撑件5支撑，芯轴3的顶端同轴配合地穿过顶板11的定位孔，芯轴3的顶端活动穿过成型套筒2。本实施例的成型套筒2用于限制成型环形试样的外周面，芯轴3用于限制成型环形试样的内环的周面，以保证所制备的试样尺寸精准，内外环同轴。

结合图1以及图2，本实施例的压板4的内侧固定套装在芯轴3上，压板4的外侧滑动设置在成型套筒2的内侧，这样可根据需要灵活调整压板4的位置，以调整试样厚度。

结合图1以及图2，本实施例中，成型套筒2的底部设置有连接翻板6，连接翻板6通过多个螺栓连接在顶板11上，以实现成型套筒2在支架1的装配，当然，成型套筒2和支架1以可以通过其他方式，例如焊接连接，本实施例对此不作限制。

进一步地，结合图1以及图2，本实施例中，成型套筒2可以为分体式结构，以用于环形试样的制备，成型套筒2的外侧周面的中部呈阶梯状布置，用来箍筋成型套筒2，使成型套筒2保持一个整体。

另外，结合图1，本实施例的支架1还包括底板12，底板12位于顶板11的正下方，顶板11和底板12之间通过多个连接柱13连接，多个连接柱13间隔设置在芯轴3的外侧。

进一步地，本实施例中，支撑件5的底部设置在底板12上，支撑件5的顶部可沿竖向伸缩，以带动芯轴3在定位孔以及成型套筒2中移动，这样通过操作支撑件5即可调整压板4的位置。

本实施例中，支撑件5可以为电机等直线运动结构，本实施例对此不作限制。

基于上述岩石含充填体相似材料结构面环剪试验制样装置，本实施例还提供了一种岩石含充填体相似材料结构面环剪试验制样方法。

图3为本实施例的一种岩石含充填体相似材料结构面环剪试验制样方法的流程示意图，图4为结构面下模板和结构面上模板的使用状态示意图，结合图1-图4，该制备方法包括：

S1：确认待制备的环剪试样7的高度；

S2：分别制备结构面下模板8以及结构面上模板9；

S3：将制备好的结构面下模板8放置在上述制样装置的成型套筒2中；

S4：将充填物在结构面下模板8上；

S5：将制备好的结构面上模板9放置在制样装置的成型套筒2中，结构面上模板9位于充填物上方；

S6：操作制样装置的压板4，使结构面上模板9下移，直至结构面上模板9和结构面下模板8之间的距离和待制备的环剪试样的高度相一致，结构面下模板8以及结构面上模板9之间的充填物即形成了本实施例所要求制备的环形试样7。

图5为本实施例的结构面下模板的结构示意图，结合图5，本实施例中，制备结构面下模板8，具体包括：

在下模板的齿状模板面上涂满脱模剂；

向制样装置的成型套筒2内浇筑模拟相似材料，该模拟相似材料可以为水泥砂浆材料；

将下模板的作用面盖设在浇筑的模拟相似材料上，下模板的齿状模板面与模拟相似材料接触；

将制样装置放入到振动台振动，使模拟相似材料均匀，可于室温中静置1天后进行脱模处理，然后可放于养护箱中养护28天，即完成结构面下模板8的制备。

图6为本实施例的结构面上模板的结构示意图，结合图6，本实施例中，制备结构面上模板9，具体包括：

在上模板的齿状模板面上涂满脱模剂；

向制样装置的成型套筒内浇筑模拟相似材料，该模拟相似材料可以为水泥砂浆材料；

将上模板的作用面盖设在浇筑的模拟相似材料上，上模板的齿状模板面与模拟相似材料接触；

将制样装置放入到振动台振动，使模拟相似材料均匀，可于室温中静置1天后进行脱模处理，然后可放于养护箱中养护28天，即完成结构面上模板9的制备。

另外，本实施例中，结构面上模板9和结构面下模板8的结构面的形貌不限于齿状，还可以是以劈裂的结构面为模板，根据研究的结构面形貌的不同而不同，本实施例对此不作限制。

本实施例的充填物可为充填体和水的混合物，充填体和水的比例为3：1，而充填体可以为破碎、研磨、筛分处理后的石膏、岩屑和黄泥经过筛分后以的物质，但也可以为其他类型，本实施例对此不作限制。

本实施例中，结构面上模板9、结构面下模板8以及环形试样都可以通过本装置进行，达到一机多用的目的，并能实现环剪试样的制备，保证试样的尺寸精度和内外环同轴，具有很好的实用价值。

以上所举实施例为本实用新型的较佳实施方式，仅用来方便说明本实用新型，并非对本实用新型作任何形式上的限制，任何所述技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本实用新型所提技术特征的范围内，利用本实用新型所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本实用新型的技术特征内容，均仍属于本实用新型技术特征的范围内。

Claims (5)

1.一种岩石含充填体相似材料结构面环剪试验制样装置，其特征在于，所述制样装置包括：

支架，所述支架具有顶板，所述顶板的中部设置有定位孔；

成型套筒，所述成型套筒固定设置在所述顶板上，所述成型套筒沿轴向贯通设置，所述成型套筒和所述定位孔同轴设置，所述成型套筒的孔径大于所述定位孔的孔径；

芯轴，所述芯轴的底部通过支撑件支撑，所述芯轴的顶端同轴配合地穿过所述顶板的定位孔，所述芯轴的顶端活动穿过所述成型套筒；

压板，所述压板的内侧固定套装在所述芯轴上，所述压板的外侧滑动设置在所述成型套筒的内侧。

2.根据权利要求1所述的岩石含充填体相似材料结构面环剪试验制样装置，其特征在于，所述成型套筒的底部设置有连接翻板，所述连接翻板通过多个螺栓连接在所述顶板上。

3.根据权利要求1所述的岩石含充填体相似材料结构面环剪试验制样装置，其特征在于，所述成型套筒的外侧周面的中部呈阶梯状布置。

4.根据权利要求1所述的岩石含充填体相似材料结构面环剪试验制样装置，其特征在于，所述支架还包括底板，所述底板位于所述顶板的正下方，所述顶板和所述底板之间通过多个连接柱连接，多个所述连接柱间隔设置在所述芯轴的外侧。

5.根据权利要求1所述的岩石含充填体相似材料结构面环剪试验制样装置，其特征在于，所述支撑件的顶部可沿竖向伸缩，以带动所述芯轴在所述定位孔以及所述成型套筒中移动。

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