CN214749301U - 一种多直径圆柱体节理岩石力学模型试样制样装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多直径圆柱体节理岩石力学模型试样制样装置，涉及岩石力学与工程技术领域。本实用新型包括下页板、上页板、支撑板和制样机构，下页板的左端通过第一铰链与上页板的左端铰接，下页板的右端与上页板的右端之间设置有支撑板，支撑板的下端通过第二铰链与下页板铰接，支撑板的上端通过第三铰链与上页板铰接。本实用新型通过调节支撑板的位置，调节上页板的角度，使得该制样装置能制备不同节理角度的样品，通过更换圆形凹槽内的垫片规格和样品容器的规格，使得该制样装置能制备不同直径的节理岩石力学模型试样，解决了现有的制样模具对加工精度要求高，流程复杂，费时费力，且难以对不同直径的圆柱样品进行制备的问题。

Description

一种多直径圆柱体节理岩石力学模型试样制样装置

技术领域

本实用新型属于岩石力学与工程技术领域，特别是涉及一种多直径圆柱体节理岩石力学模型试样制样装置。

背景技术

在岩石力学与工程领域，类岩材料被广泛用于岩石力学模型，基于相似理论和大量试验成果证明，把不同性质的材料按一定比例混合凝结后，满足原岩的部分物理力学指标具有与原岩相似的力学性能，即可将其当成原岩来研究。解决了原岩取样困难、成本高和各项异性强的问题，又减少了由于扰动和应力释放等对试验成果的干扰，同时，类岩材料在模拟岩石受地质作用下形成的节理、层理和损伤对其力学性能到影响方面成果突出，在室内把类岩材料制成标准样的工作非常重要。因此这种可以制备多种直径和任意节理的制样装置就能较好的解决制备类岩标准试样的需求。

目前已有的技术成熟的制样模具设计，大多是为了制作混凝土标准立方体试块，类岩材料制样模具近几年为适应需求不断增加，但是，现有的模具对加工精度要求高，往往难以加工，在制作标准样品时常常操作流程复杂，费时费力，对于不同直径的圆柱样品时只能重新购置，十分不便。

因此，现有的节理岩石力学模型试样制样设备，无法满足实际使用中的需求，所以市面上迫切需要能改进的技术，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多直径圆柱体节理岩石力学模型试样制样装置，通过调节支撑板的位置，调节上页板的角度，使得该制样装置能制备不同节理角度的样品，通过更换圆形凹槽内的垫片规格和样品容器的规格，使得该制样装置能制备不同直径的节理岩石力学模型试样，解决了现有的制样模具对加工精度要求高，流程复杂，费时费力，且难以对不同直径的圆柱样品进行制备的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

本实用新型为一种多直径圆柱体节理岩石力学模型试样制样装置，包括下页板、上页板、支撑板和制样机构，所述下页板的左端通过第一铰链与上页板的左端铰接，所述下页板的右端与上页板的右端之间设置有支撑板，所述支撑板的下端通过第二铰链与下页板铰接，所述支撑板的上端通过第三铰链与上页板铰接，所述上页板的顶面上设置有六个呈矩阵状分布的制样机构；

所述制样机构包括垫圈、垫片、样品容器、容器盖和压紧机构，所述垫圈设置在圆形凹槽内，所述垫片设置在垫圈的上方，所述样品容器的底端插入圆形凹槽内且与垫片抵接，所述样品容器的顶端卡接有容器盖，所述容器盖的上方设置有压紧机构。

进一步地，所述下页板上设置有下条形开孔，所述第二铰链的第一螺栓穿过下条形开孔，第一螺栓可沿着下条形开孔移动，当量角器成任意夹角时，支撑板沿着下条形开孔移动至合适位置，将上页板和下页板固定。

进一步地，所述下页板的侧面上设置有量角器，所述上页板的转动中心与量角器的中心重合，通过量角器观测上页板的转动角度。

进一步地，所述上页板上设置有上条形开孔，所述第三铰链的第二螺栓穿过上条形开孔，第二螺栓可沿着上条形开孔移动。

进一步地，所述上页板的顶面上设置有六个呈矩阵状分布的圆形凹槽，所述圆形凹槽的两侧均设置有卡槽。

进一步地，所述压紧机构包括反力板、支撑杆、卡块、螺纹杆、压块和水准尺，所述反力板的底部两端均固定有支撑杆，所述支撑杆的底端固定有卡块，所述卡块与卡槽相配合，所述反力板的正中心处螺纹连接有螺纹杆，所述螺纹杆的底端与压块转动连接，所述压块的底部与容器盖的顶部抵接，所述反力板的侧面上固定粘接有水准尺。

进一步地，所述螺纹杆的顶端与自制扳手相配合，通过自制扳手带动螺纹杆的升降。

进一步地，所述样品容器包括卡箍和两个半柱体，两个所述半柱体通过卡箍固定在一起。

进一步地，所述样品容器设置为高强度透明有机玻璃容器，所述样品容器由整段有机玻璃管沿直径切割而成两个半柱体，且半柱体的接头处打磨成台阶状，台阶状的设置使得两个半柱体之间能接合的更加紧密。

本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型通过设置下页板、上页板、支撑板、第一铰链、第二铰链、第三铰链和量角器，使得上页板可转动至任意角度，从而使得该制样装置能制备不同节理角度的样品。

2、本实用新型通过设置垫圈、垫片和圆形凹槽，圆形凹槽可配合多种直径的垫片使用，从而使得不同直径的样品容器均能固定在圆形凹槽内使用，从而可以制备不同直径的节理岩石力学模型试样。

3、本实用新型通过设置容器盖和压紧机构，可通过压紧机构将容器盖压紧在样品容器上，样品容器在容器盖与上页板的挤压下，被固定住，其中，容器盖可替换成垫片，此时该制样装置可作为土的饱和器使用，具体使用时，通过压紧机构带动垫片下压，通过垫片对土样压实，通过螺纹杆的下降深度判断土样的压实程度，本实用新型既可以制备多直径的完整圆柱体混合材料浇筑岩石力学模型，也可以制作任意倾角的节理岩石力学模型，还可以作为土的饱和器使用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述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为本实用新型的整体结构外观示意图一；

图2为本实用新型的整体结构外观示意图二；

图3为本实用新型的下页板、上页板与支撑板结构示意图；

图4为本实用新型的上页板与制样机构爆炸示意图；

图5为本实用新型的压紧机构结构示意图；

图6为本实用新型的样品容器结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、下页板；2、上页板；3、支撑板；4、第一铰链；5、第二铰链；6、第三铰链；7、制样机构；8、自制扳手；11、下条形开孔；12、量角器；21、上条形开孔；22、圆形凹槽；23、卡槽；51、第一螺栓；61、第二螺栓；71、垫圈；72、垫片；73、样品容器；74、容器盖；75、压紧机构；731、半柱体；732、卡箍；751、反力板；752、支撑杆；753、卡块；754、螺纹杆；755、压块；756、水准尺。

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。

请参阅图1-3所示，本实用新型为一种多直径圆柱体节理岩石力学模型试样制样装置，包括下页板1、上页板2、支撑板3和制样机构7，下页板1的左端通过第一铰链4与上页板2的左端铰接，下页板1的右端与上页板2的右端之间设置有支撑板3，支撑板3的下端通过第二铰链5与下页板1铰接，支撑板3的上端通过第三铰链6与上页板2铰接，上页板2的顶面上设置有六个呈矩阵状分布的制样机构7。

其中如图4所示，制样机构7包括垫圈71、垫片72、样品容器73、容器盖74和压紧机构75，垫圈71设置在圆形凹槽22内，垫片72设置在垫圈71的上方，样品容器73的底端插入圆形凹槽22内且与垫片72抵接，样品容器73的顶端卡接有容器盖74，容器盖74的上方设置有压紧机构75。

其中如图1所示，下页板1上设置有下条形开孔11，第二铰链5的第一螺栓51穿过下条形开孔11，下页板1的侧面上设置有量角器12，上页板2的转动中心与量角器12的中心重合。

其中如图2、4所示，上页板2上设置有上条形开孔21，第三铰链6的第二螺栓61穿过上条形开孔21，上页板2的顶面上设置有六个呈矩阵状分布的圆形凹槽22，圆形凹槽22的两侧均设置有卡槽23。

其中如图5所示，压紧机构75包括反力板751、支撑杆752、卡块753、螺纹杆754、压块755和水准尺756，反力板751的底部两端均固定有支撑杆752，支撑杆752的底端固定有卡块753，卡块753与卡槽23相配合，反力板751的正中心处螺纹连接有螺纹杆754，螺纹杆754的底端与压块755转动连接，压块755的底部与容器盖74的顶部抵接，反力板751的侧面上固定粘接有水准尺756，螺纹杆754的顶端与自制扳手8相配合，通过自制扳手8带动螺纹杆754的升降，压紧机构75具体使用时，通过自制扳手8带动螺纹杆754转动，此时螺纹杆754下降，螺纹杆754带动压块755下降，当压块755与容器盖74接触后，继续转动螺纹杆754，此时螺纹杆754的底端与压块755转动，并带动压块755压紧容器盖74，使得样品容器73被压紧在容器盖74与上页板2之间。

其中如图6所示，样品容器73包括卡箍732和两个半柱体731，两个半柱体731通过卡箍732固定在一起，样品容器73设置为高强度透明有机玻璃容器，样品容器73由整段有机玻璃管沿直径切割而成两个半柱体731，且半柱体731的接头处打磨成台阶状。

本实用新型的具体使用过程，包括以下步骤：

S1：基于所要制备的圆柱体节理岩石力学模型的直径，选择合适规格的垫圈71、垫片72和样品容器73，先把垫圈71、垫片72安置在上页板2的圆形凹槽22内；

S2：再将两个透明有机玻璃半柱体731拼装后用卡箍732固定，组成样品容器73；

S3：把样品容器73插装在圆形凹槽22内，样品容器73的底面与垫片72抵接；

S4：当量角器12处在零度位置时，此时样品容器73水平，将相对于样品容器73一半容量的搅拌均匀的混合材料倒入样品容器73内，盖上容器盖74，然后通过自制扳手8转动螺纹杆754，使得螺纹杆754带动卡块753下降，通过卡块753压紧容器盖74；

S5：松开第一螺栓51和第二螺栓61，将上页板2抬升到设计节理角度，调节支撑板3的位置，用支撑板3将下页板1和上页板2固定，用震动台稍微振捣，置于合适温湿环境养护至混合物初凝；

S6：初凝后，将支撑板3卸下，上页板2回到量角器12的零度位置，然后通过自制扳手8转动螺纹杆754，使得螺纹杆754带动卡块753上升，卡块753远离容器盖74，再以搅拌均匀的混合材料将样品容器73灌满，重复之前的振动和养护操作，待混合物凝固后，即可得到具有设计倾角的节理岩石样品。

本实用新型既可以制备多直径的完整圆柱体混合材料浇筑岩石力学模型，也可以制作任意倾角的节理岩石力学模型，还可以作为土的饱和器使用：

制备不同直径的完整圆柱体混合材料浇筑岩石力学模型时，上页板2水平设置，然后根据制备的圆柱体直径的需求，更换圆形凹槽22内的垫片72的规格和样品容器73的规格，如需要制备直径50mm完整圆柱体混合材料浇筑岩石力学模型时，选择直径为100mm的垫片72，选择内部直径为50mm的样品容器73即可开始制备；

制作任意倾角的节理岩石力学模型时，通过支撑板3调节上页板2至任意角度，此时上页板2上的样品容器73亦倾斜至任意角度，故可制备任意倾角的节理岩石力学模型；

作为土的饱和器使用时，样品容器73装入土样后，把容器盖74替换成垫片72，通过压紧机构75带动垫片72下压，通过垫片72对土样压实，通过螺纹杆754的下降深度判断土样的压实程度。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并不限制本实用新型，任何对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，对其中部分技术特征进行等同替换，所作的任何修改、等同替换、改进，均属于在本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种多直径圆柱体节理岩石力学模型试样制样装置，包括下页板(1)、上页板(2)、支撑板(3)和制样机构(7)，其特征在于：所述下页板(1)的左端通过第一铰链(4)与上页板(2)的左端铰接，所述下页板(1)的右端与上页板(2)的右端之间设置有支撑板(3)，所述支撑板(3)的下端通过第二铰链(5)与下页板(1)铰接，所述支撑板(3)的上端通过第三铰链(6)与上页板(2)铰接，所述上页板(2)的顶面上设置有六个呈矩阵状分布的制样机构(7)；

所述制样机构(7)包括垫圈(71)、垫片(72)、样品容器(73)、容器盖(74)和压紧机构(75)，所述垫圈(71)设置在圆形凹槽(22)内，所述垫片(72)设置在垫圈(71)的上方，所述样品容器(73)的底端插入圆形凹槽(22)内且与垫片(72)抵接，所述样品容器(73)的顶端卡接有容器盖(74)，所述容器盖(74)的上方设置有压紧机构(75)。

2.根据权利要求1所述的一种多直径圆柱体节理岩石力学模型试样制样装置，其特征在于，所述下页板(1)上设置有下条形开孔(11)，所述第二铰链(5)的第一螺栓(51)穿过下条形开孔(11)。

3.根据权利要求1所述的一种多直径圆柱体节理岩石力学模型试样制样装置，其特征在于，所述下页板(1)的侧面上设置有量角器(12)，所述上页板(2)的转动中心与量角器(12)的中心重合。

4.根据权利要求1所述的一种多直径圆柱体节理岩石力学模型试样制样装置，其特征在于，所述上页板(2)上设置有上条形开孔(21)，所述第三铰链(6)的第二螺栓(61)穿过上条形开孔(21)。

5.根据权利要求1所述的一种多直径圆柱体节理岩石力学模型试样制样装置，其特征在于，所述上页板(2)的顶面上设置有六个呈矩阵状分布的圆形凹槽(22)，所述圆形凹槽(22)的两侧均设置有卡槽(23)。

6.根据权利要求5所述的一种多直径圆柱体节理岩石力学模型试样制样装置，其特征在于，所述压紧机构(75)包括反力板(751)、支撑杆(752)、卡块(753)、螺纹杆(754)、压块(755)和水准尺(756)，所述反力板(751)的底部两端均固定有支撑杆(752)，所述支撑杆(752)的底端固定有卡块(753)，所述卡块(753)与卡槽(23)相配合，所述反力板(751)的正中心处螺纹连接有螺纹杆(754)，所述螺纹杆(754)的底端与压块(755)转动连接，所述压块(755)的底部与容器盖(74)的顶部抵接，所述反力板(751)的侧面上固定粘接有水准尺(756)。

7.根据权利要求6所述的一种多直径圆柱体节理岩石力学模型试样制样装置，其特征在于，所述螺纹杆(754)的顶端与自制扳手(8)相配合，通过自制扳手(8)带动螺纹杆(754)的升降。

8.根据权利要求1所述的一种多直径圆柱体节理岩石力学模型试样制样装置，其特征在于，所述样品容器(73)包括卡箍(732)和两个半柱体(731)，两个所述半柱体(731)通过卡箍(732)固定在一起。

9.根据权利要求8所述的一种多直径圆柱体节理岩石力学模型试样制样装置，其特征在于，所述样品容器(73)设置为高强度透明有机玻璃容器，所述样品容器(73)由整段有机玻璃管沿直径切割而成两个半柱体(731)，且半柱体(731)的接头处打磨成台阶状。

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