專利名稱：一種制作類巖石試塊裂隙面的模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及巖石相似模型試驗技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種制作類巖石試塊裂隙面的模具。
背景技術(shù)：
巖體中裂隙面的存在破壞了巖體結(jié)構(gòu)的完整性和連續(xù)性，裂隙面的強度、變形性質(zhì)的不同，導致了巖體的強度、變形特征的差異。為了測試和探討含多組裂隙面巖體的變形與強度特性，目前主要的研究方法為模型試驗方法。然而，由于巖體的裂隙面間距、長度、連通率和傾角等因素多變而復雜，對含有多組裂隙面的巖石材料進行模型試驗研究時，類巖石試塊的制作非常困難。目前的模型試驗方法是采用混凝土或石膏作為制作類巖石試塊的材料，而制作類巖石試塊內(nèi)部裂隙面的方式有以下三種方式
(1)為了使類巖石試塊裂隙面能夠精確匹配，采用相同的模具，分別進行裂隙面上、下盤試塊的澆注，再采用粘結(jié)劑將兩塊成型試塊組合成一個完整的試塊；
(2)在模具中預先插入調(diào)整好角度和尺寸的鋼片，澆注混凝土后振搗，待混凝土初凝之前，拔出鋼片，形成裂隙面；
(3)在試塊模型中預埋入薄膜材料，隔離模型材料，形成裂隙面。上述方法存在如下不足
(1)大多采用了二次澆注成型工藝并輔以高強度砂漿抹縫，這種工藝造成巖石裂隙面模型上下盤吻合程度差，不能反映裂隙面的真實情況；而巖石裂隙面的表面形態(tài)是影響其抗剪強度的重要因素，因此會對實驗結(jié)果造成較大誤差。(2)裂隙面定位難度大，每調(diào)整一次裂隙面參數(shù)需重新制作模具，工作效率低、加工周期長且浪費模具材料。(3)很難準確模擬類巖石試塊中裂隙面的位置、傾角、連通率等，導致試塊的精確性低，影響試驗數(shù)據(jù)的可靠性。(4)只能模擬單條或單組裂隙面。(5)采用鋼片制作裂隙面時，如果試塊內(nèi)鋼片較多，在混凝土振搗的時候鋼片位置會發(fā)生變化，難以得到符合要求的成品試塊。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低、操作方便、精度可控、效率高的制作類巖石試塊裂隙面的模具，該模具可以一次性成型模型試塊、且可以模擬多種裂隙面組合從而實現(xiàn)裂隙面復雜的巖石模型試塊的制作。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提出的技術(shù)方案如下
一種制作類巖石試塊裂隙面的模具，包括4個滑槽、不少于1根的鋼片定位桿、量角器、 不少于2根的滑桿、鋼片、螺栓和鋼片固定片，其中，滑槽是沿軸向開有直槽孔的長條狀金屬構(gòu)件；鋼片定位桿為金屬桿，其有一沿長度方向的貫穿槽、兩端有孔；滑桿為標有刻度的金屬桿，其橫截面的尺寸、形狀與鋼片定位桿兩端孔的尺寸、形狀相匹配；鋼片固定片為設(shè)有切口的硬質(zhì)薄片，粘貼在試塊模具的底面，其切口寬度與鋼片厚度相匹配；滑槽固定在試塊模具側(cè)壁頂部，鋼片定位桿通過螺栓固定在滑槽上方，量角器的圓心穿過任意螺栓并固定，其置于鋼片定位桿上方，且量角器的直邊與該螺栓所在滑槽平行；滑桿穿過鋼片定位桿兩端的孔并與鋼片定位桿保持垂直；鋼片一端固定在鋼片定位桿的貫穿槽內(nèi)，另一端卡入鋼片固定片的切口內(nèi)。上述鋼片定位桿兩端的孔為圓孔。上述鋼片定位桿為矩形斷面的金屬桿。上述鋼片固定片的形狀為矩形。上述滑槽長度不短于試塊模具側(cè)壁長度，其直槽孔的長度與試塊模具側(cè)壁長度相等。上述鋼片定位桿上等間距設(shè)有與貫穿槽垂直的螺栓孔，通過螺栓和鋼片定位桿上的螺栓孔可將鋼片的一端固定在鋼片定位桿的貫穿槽內(nèi)。
本發(fā)明的鋼片薄而富有彈性，按設(shè)計需要可加工不同規(guī)格的鋼片，吊裝于鋼片定位桿的貫穿槽中。鋼片可在鋼片定位桿的貫穿槽中自由滑動，當調(diào)整到相應(yīng)位置時，采用螺栓將其一端固定在貫穿槽內(nèi)，并將其下端卡入鋼片固定片的切口內(nèi)，并將鋼片固定片粘貼在試件模具的底面上，可防止振搗時鋼片的移動。本發(fā)明的量角器可量取鋼片定位桿與試塊模具側(cè)壁間的角度，滑桿上的刻度可用來調(diào)節(jié)鋼片定位桿之間的距離，由于鋼片固定在鋼片定位桿的貫穿槽中，所以，量角器量取的角度即為鋼片與試塊模具側(cè)壁間的角度，通過滑桿上刻度可調(diào)節(jié)鋼片間的距離。將本發(fā)明裝置安裝于試塊模具上后，向試塊模具中膠凝材料，一段時間后取下連接鋼片和鋼片定位桿的螺栓，抽出鋼片，從而形成裂隙面。本發(fā)明可通過鋼片定位桿、滑桿和量角器配合來調(diào)整巖石模型試塊中裂隙面的參數(shù)，并可通過多根鋼片定位桿和滑桿組合使用，定位多組裂隙面。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下的優(yōu)點和積極效果
(1)結(jié)構(gòu)簡單、易于加工、可重復使用，且可方便的對普通的混凝土試塊模具進行改
造；
(2)可通過調(diào)整鋼片定位桿、滑桿等的參數(shù)，快速、方便、準確的調(diào)整試塊中裂隙面的間距、傾角和連通率等參數(shù)；
(3)通過安裝多個鋼片定位桿、滑桿可實現(xiàn)多組裂隙面的制作。


圖1為本發(fā)明具體實施例1的結(jié)構(gòu)圖； 圖2為本發(fā)明鋼片固定片的結(jié)構(gòu)圖3為本發(fā)明具體實施例2的結(jié)構(gòu)圖。圖中1 一滑槽、2—鋼片定位桿、3—滑桿、4一鋼片、5—量角器、6—螺栓、7—試塊模具、8—鋼片固定片。
具體實施方式
本發(fā)明提供了一種制作類巖石試塊裂隙面的模具，包括4個滑槽、不少于1根的鋼片定位桿、量角器、不少于2根的滑桿、鋼片、螺栓和鋼片固定片，其中，滑槽是沿軸向開有直槽孔的長條狀金屬構(gòu)件；鋼片定位桿為金屬桿，其有一沿長度方向的貫穿槽、兩端有孔； 滑桿為標有刻度的金屬桿，其橫截面的尺寸、形狀與鋼片定位桿兩端孔的尺寸、形狀相匹配；鋼片固定片為設(shè)有切口的硬質(zhì)薄片，粘貼在試塊模具的底面，其切口寬度與鋼片厚度相匹配；滑槽固定在試塊模具側(cè)壁頂部，鋼片定位桿通過螺栓固定在滑槽上方，量角器的圓心穿過任意螺栓并固定，其置于鋼片定位桿上方，且量角器的直邊與該螺栓所在滑槽平行；滑桿穿過鋼片定位桿兩端的孔并與鋼片定位桿保持垂直；鋼片一端固定在鋼片定位桿的貫穿槽內(nèi)，另一端卡入鋼片固定片的切口內(nèi)。上述鋼片定位桿兩端的孔為圓孔，鋼片定位桿為矩形斷面的金屬桿，鋼片固定片的形狀為矩形，滑槽長度不短于試塊模具側(cè)壁長度，其滑槽上的直槽孔的長度與試塊模具側(cè)壁長度相等；鋼片定位桿上等間距設(shè)有與貫穿槽垂直的螺栓孔，將鋼片一端插入貫穿槽后，將螺栓擰入螺栓孔即可將鋼片固定于鋼片定位桿的貫穿槽內(nèi)。 下面將通過具體實施例進一步說明本發(fā)明。實施例1
如圖1所示，本實施例包括4個滑槽1、3根鋼片定位桿2、2根滑桿3、4片鋼片4、1個量角器5、螺栓6、4個鋼片固定片8。本實施例中所采用的試塊模具7為尺寸為150 X 150 X 150mm (長X寬X高)的鋼模具，即試塊模具7側(cè)壁長度為150mm?；?的尺寸為170 X 20 X IOmm (長X寬X高)， 其直槽孔尺寸為150X6X10mm (長X寬X高)，4個滑槽1通過其直槽孔分別卡在試塊模具7的4個側(cè)壁的頂部，且開槽的面朝上。鋼片定位桿2的尺寸為310X 15X 15mm (長X 寬X高)，其貫穿槽尺寸為250X3X 15mm(長X寬X高)，兩端開有直徑為8mm的圓孔，圓孔軸向與鋼片定位桿2軸向垂直，即當滑桿3穿過圓孔時，滑桿3能與鋼片定位桿2垂直。3個鋼片定位桿2如圖1所示的方式固定于滑槽1上，3個相互平行的鋼片定位桿置于滑槽1上。本實施例中采用M6螺栓6穿過鋼片定位桿2上的貫穿槽連接鋼片定位桿 2和滑槽1，螺栓6與槽孔間放置阻尼墊片，擰緊螺栓6前，鋼片定位桿2與滑槽1之間可相對滑動，以調(diào)整其相對位置；當擰緊螺栓6后，則鋼片定位桿2與滑槽1之間位置固定，相互間不能移動。量角器5圓心處開有圓孔，其圓心處的圓孔可穿過連接鋼片定位桿2和滑槽1的任一螺栓6a，且通過螺栓6與滑槽1、鋼片定位桿2固定在一起，量角器5置于鋼片定位桿2上部，其直邊與螺栓6a所在滑槽1相平行，從而可量測鋼片定位桿2與試塊模具側(cè)壁間的夾角。鋼片4薄而富有彈性，按設(shè)計需要加工成不同規(guī)格，鋼片4可沿鋼片定位桿 2中的貫穿槽自由滑動，鋼片定位桿側(cè)邊上等間距設(shè)有若干螺栓孔，將鋼片4 一端插入鋼片定位桿2中的貫穿槽后，通過將螺栓擰入螺栓孔從而將該鋼片4固定于鋼片定位桿2的貫穿槽，本實施例中的4個鋼片4通過螺栓固定于3個鋼片定位桿2的貫穿槽中，具體如圖1 所示；鋼片4的另一端伸入試塊模具7的內(nèi)腔中，與其底面接觸，并卡入鋼片固定片8的切口內(nèi)，4個鋼片4分別卡入4個鋼片固定片8的切口中。上述鋼片固定片8為一面開有切口的硬質(zhì)矩形薄片，粘貼在試塊模具7的底面，其切口寬度與鋼片4厚度相匹配，鋼片4正好可卡入其切口內(nèi)。實施例2如圖3所示，本實施例可進行2組裂隙面的加工，包括4個滑槽1、4根鋼片定位桿2、4 根滑桿3、4片鋼片4、2個量角器5、螺栓6、4個鋼片固定片8。本實施例中所采用的試塊模具7為尺寸為150 X 150 X 150mm (長X寬X高)的鋼模具，即試塊模具7側(cè)壁長度為150mm?；?的尺寸為170 X 20 X IOmm (長X寬X高)， 其直槽孔尺寸為150X6X10mm (長X寬X高)，4個滑槽1通過其直槽孔分別卡在試塊模具7的4個側(cè)壁的頂部，且開槽的面朝上。鋼片定位桿2的尺寸為310X 15X 15mm (長X 寬X高)，其貫穿槽尺寸為250X3X 15mm(長X寬X高)，兩端開有直徑為8mm的圓孔，圓孔軸向與鋼片定位桿2軸向垂直，即當滑桿3穿過圓孔時，滑桿3能與鋼片定位桿2垂直。4個鋼片定位桿2如圖3所示的方式固定于滑槽1上，2個相互平行的鋼片定位桿置于滑槽1上，另外2個相互平行的定位桿置于前述鋼片定位桿上。本實施例中采用M6螺栓6穿過鋼片定位桿2上的貫穿槽連接鋼片定位桿2和滑槽1，螺栓6與槽孔間放置阻尼墊片，擰緊螺栓6前，鋼片定位桿2與滑槽1之間可相對滑動，以調(diào)整其相對位置；當擰緊螺栓 6后，則鋼片定位桿2與滑槽1之間位置固定，相互間不能移動。量角器5圓心處開有圓孔， 其圓心處的圓孔可穿過連接鋼片定位桿2和滑槽1的任一螺栓6，且通過螺栓6與滑槽1、 鋼片定位桿2固定在一起，本實施例中的2個量角器5置于鋼片定位桿2上部，其通過圓心處的圓孔分別穿過螺栓6a和6b，其直邊均與螺栓6a、6b所在滑槽1相平行，從而可量測鋼片定位桿2與試塊模具側(cè)壁間的夾角。鋼片4薄而富有彈性，按設(shè)計需要加工成不同規(guī)格， 鋼片4可沿鋼片定位桿2中的貫穿槽自由滑動，鋼片定位桿側(cè)邊上等間距設(shè)有若干螺栓孔， 將鋼片4 一端插入鋼片定位桿2中的貫穿槽后，通過將螺栓擰入螺栓孔從而將該鋼片4固定于鋼片定位桿2的貫穿槽，本實施例中的4個鋼片4分別通過螺栓固定于4個鋼片定位桿2的貫穿槽中；鋼片4的另一端伸入試塊模具7的內(nèi)腔中，與其底面接觸，并卡入鋼片固定片8的切口內(nèi)，4個鋼片4分別卡入4個鋼片固定片8的切口中。上述鋼片固定片8為一面開有切口的硬質(zhì)矩形薄片，粘貼在試塊模具7的底面，其切口寬度與鋼片4厚度相匹配， 鋼片4正好可卡入其切口內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種制作類巖石試塊裂隙面的模具，其特征在于包括4個滑槽、不少于1根的鋼片定位桿、量角器、不少于2根的滑桿、鋼片、螺栓和鋼片固定片，其中，滑槽是沿軸向開有直槽孔的長條狀金屬構(gòu)件；鋼片定位桿為金屬桿，其有一沿長度方向的貫穿槽、兩端有孔；滑桿為標有刻度的金屬桿，其橫截面的尺寸、形狀與鋼片定位桿兩端孔的尺寸、形狀相匹配；鋼片固定片為設(shè)有切口的硬質(zhì)薄片，粘貼在試塊模具的底面，其切口寬度與鋼片厚度相匹配；滑槽固定在試塊模具側(cè)壁頂部，鋼片定位桿通過螺栓固定在滑槽上方，量角器的圓心穿過任意螺栓并固定，其置于鋼片定位桿上方，且量角器的直邊與該螺栓所在滑槽平行；滑桿穿過鋼片定位桿兩端的孔并與鋼片定位桿保持垂直； 鋼片一端固定在鋼片定位桿的貫穿槽內(nèi)，另一端卡入鋼片固定片的切口內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作類巖石試塊裂隙面的模具，其特征在于所述的鋼片定位桿兩端的孔為圓孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制作類巖石試塊裂隙面的模具，其特征在于所述的鋼片定位桿為矩形斷面的金屬桿。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制作類巖石試塊裂隙面的模具，其特征在于所述的鋼片固定片的形狀為矩形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制作類巖石試塊裂隙面的模具，其特征在于所述的滑槽長度不短于試塊模具側(cè)壁長度，其直槽孔的長度與試塊模具側(cè)壁長度相等。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制作類巖石試塊裂隙面的模具，其特征在于所述的鋼片定位桿上等間距設(shè)有與貫穿槽垂直的螺栓孔，通過螺栓和鋼片定位桿上的螺栓孔將所述的鋼片的一端固定在鋼片定位桿的貫穿槽內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制作類巖石試塊裂隙面的模具，包括滑槽、鋼片定位桿、量角器、滑桿和鋼片，其中，滑槽是開有直槽孔的長條狀金屬構(gòu)件；鋼片定位桿為金屬桿；滑桿為標有刻度的金屬桿；鋼片固定片為設(shè)有切口的硬質(zhì)薄片，粘貼在試塊模具的底面；滑槽固定在試塊模具側(cè)壁頂部，鋼片定位桿固定在滑槽上方，量角器的圓心穿過任意螺栓并固定，其置于鋼片定位桿上方；滑桿穿過鋼片定位桿兩端的孔并與鋼片定位桿保持垂直；鋼片一端固定在鋼片定位桿的貫穿槽內(nèi)，另一端卡入鋼片固定片的切口內(nèi)。本發(fā)明可方便快速的調(diào)整試塊裂隙面的傾角、間距、連通率等參數(shù)，易于加工，可重復利用，提高試塊制作效率和精度。
文檔編號B28B7/00GK102519767SQ20111042288
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者周創(chuàng)兵, 姜清輝, 孫金山 申請人:武漢大學