[发明专利]断续裂隙岩体模拟试件的制作模具及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种裂隙岩体模拟试件制作技术，尤其涉及一种断续裂隙岩体模拟试件的制作模具及方法。

背景技术

天然岩体由完整的岩石和不同尺度的结构面（片理、裂隙、节理、断层、层理面、剪切带和岩脉等）组成，这些结构面对岩体宏观力学特性起控制作用。

目前，随着大型水利水电工程、交通工程、采矿工程、石油天然气开采工程，以及核废料地下埋置、二氧化碳地下封存等工程的发展，为达到对岩体工程系统进行安全、经济的设计，正确评估结构面对岩体的强度、变形、渗透性等力学特性的影响是至关重要的，国内外学者在裂隙岩体模拟试件力学特性方面开展了大量的试验研究工作。

断续裂隙岩体模拟试件力学试验，是定量研究节理裂隙等结构面对岩体力学行为控制作用的有效方法，研究成果对岩体力学有着重要的理论意义，并在岩石工程中有广泛的应用前景；目前的裂隙岩体模拟试件力学试验中，缺乏关于裂隙组各几何参数组合下的系统试验研究，而其中最为关键的技术则是模具的设计和相应的试件制作方法；对裂隙岩体模拟试件模具的要求：裂隙定位准确、加工容易、拆模方便、能够多次重复使用；对试件制作方法规范化的目的：实现对模拟材料的浇筑和养护过程进行控制，保持试件在材料性能上的稳定性，提高试验结果的可靠性。

现有相关技术中，用于裂隙岩体模拟试件制作，多采用固定的侧边和底板，并在活动顶板上刻槽以插入金属片、并设置浇筑孔和排气孔。

上述现有技术至少存在以下缺点：

仅在顶板上刻槽，预制裂隙的金属片不易插透和固定，容易在试件厚度方向发生偏斜，无法精确实现预先设计的节理排布；仅在顶板上设置排气孔和浇注孔，当有大量预制裂隙时，不易均匀地注入模拟材料的液态混合物，且气泡不易排出，这将大大影响试件的浇筑质量和力学性能的稳定性；仅顶板为活动可拆卸，拆模困难且试件容易缺角。

发明内容

本发明的目的是提供一种有裂隙定位准确、试件浇筑容易、气泡易排出、拆模方便、能够多次重复使用的断续裂隙岩体模拟试件的制作模具及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的断续裂隙岩体模拟试件的制作模具，包括底板，所述底板上设有固定长侧板和活动长侧板，所述固定长侧板的外侧与所述底板之间设有加强肋，所述活动长侧板的外侧在底板上设有螺栓端板，所述螺栓端板上设有侧边螺栓，所述侧边螺栓的内端抵在所述活动长侧板的外侧；

所述固定长侧板和活动长侧板的内侧设有两对相对的凹槽，每对凹槽中分别插有活动短侧板；

所述固定长侧板、活动长侧板与两块活动短侧板之间的底板上放有刻槽底部垫板，两块活动短侧板的上部放有刻槽顶部盖板，所述刻槽顶部盖板和刻槽底部垫板上加工有刻槽。

本发明的上述的断续裂隙岩体模拟试件的制作方法，包括步骤：

在底板上安装活动长侧板，并用底板螺丝和侧边螺栓拧紧固定；

插入一侧的活动短侧板，放置好刻槽顶部盖板和刻槽底部垫板，并将金属片按照设计的节理几何排布方式插入刻槽内；

将按配比调制好的模拟材料流体状混合物倒入模具内，在振动台上进行振捣，待气泡的排出后盖上另一侧活动短侧板；

在混合物初凝固前将所有金属片拔出；

待混合物完全成型后，按刻槽顶部盖板、活动短侧板、活动长侧板、刻槽底部垫板的顺序进行拆模；

脱模后的试件在恒温、恒湿的养护条件下进行养护，直至达到设计的龄期。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的断续裂隙岩体模拟试件的制作模具及方法，能进行各种裂隙几何参数组合下的岩体模拟试件制作，且具有裂隙定位准确、试件浇筑容易、气泡易排出、拆模方便、能够多次重复使用等优点。与该模具配套的试件制作方法，能够对试件的浇筑和养护过程进行严格控制。

附图说明

图1为本发明实施例提供的断续裂隙岩体模拟试件的制作模具的俯视结构示意图；

图2为图1的A-A向结构示意图；

图3为图1的B-B向结构示意图；

图4为本发明实施例中刻槽顶部盖板的结构示意图；

图5为本发明实施例中刻槽底部垫板的结构示意图。

图中：

1、固定长侧板，2、加强肋，3、底板，4、刻槽顶部盖板，5、活动长侧板，6、活动短侧板，7、螺栓端板，8、侧边螺栓，9、刻槽底部垫板。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明的断续裂隙岩体模拟试件的制作模具，其较佳的具体实施方式是：