[发明专利]一种竖向机械式模型材料薄层切割装置

说明书

本发明涉及一种竖向机械式模型材料薄层切割装置，采用竖向切割的方式，可直接利用压力试验机进行加载，因而更节省人力物力，同时，可切割的模型材料块体（软硬程度）范围更广；从竖向切割模型材料块体，因而模型材料块体的两个侧面由侧板支撑，从而保证获得的薄层表面更平整；相比较钢丝，所采用的塑钢线具有重量轻、易弯曲、拉力强、不腐蚀的特点，且安装简便；所获得的同种材料的薄层均质性好，界面更平整，可有效避免试验数据的离散性；竖向线切割架采用分体式结构，方便前侧壁拆下以及薄片的取出；竖向线切割架直接以材料箱为支架，节省了底座，轻简结构。

技术领域

本发明涉及多互层状岩体模拟试验技术领域，更具体涉及一种竖向机械式模型材料薄层切割装置，该装置利用一组平行塑钢线将模型材料一次切割为多个薄片，广泛应用于制备多互层状岩体模型材料薄片。

背景技术

在与岩石力学相关的地下工程、矿山工程、边坡工程等领域，大量存在着与沉积岩岩层有关的层状岩体力学问题。相对于工程尺度，这些层状岩体可以被认为是多互层装岩体。由于多互层状岩体是由多种不同属性、不同厚度、不同组分并以不同结合方式按照某种顺序组合而成的天然层状材料，其力学和变形特性就反映出了多相不均匀性、各相异性、层间界面力学性质、复合体力学效应以及力学性质的不匹配性质。

在自然界很难找到适合实验室研究尺寸的多互层状岩体，物理模拟试验是研究多互层岩体力学行为的有效方法，已得到国际岩石力学领域的广泛认可。物理模拟试验是一种岩体介质物理力学特性研究方法，它可以模拟各种复杂的地质条件和边界条件，能较全面而又形象地呈现工程结构与相关岩土体共同作用下的应力和变形机制、破坏机理、形态及失稳阶段的全貌。

针对多互层状岩体的物理模拟试验，相关专家进行了一些研究，如：一种层状岩体力学实验制样模具（CN205262824U），利用一个上端开口的容纳腔、倾斜设置的槽孔和成层插片，通过向每个腔室内注入材料砂浆的方式，获取互层状材料块体，然而该方法对材料属性要求较高，需要配置流态的砂浆，这很难满足模型材料试验中所要求的相似比的要求，因而很难用来模拟真实的实际岩体；一种制备多互层岩土类模型材料的装置（公开号CN101949790A），采用将多种相似材料逐层均匀铺设的方法获取多互层模型材料块体，但是该方法获取的多互层块体，很容易因轻微扰动而造成界面不平整；一种交互层状模型材料试件制备方法（公开号CN101913818A），选择两种或者两种以上的模型材料，采用一种多互层模型材料的薄层切割装置（公开号CN101774230A）分别对其切割以形成多个薄层，将获得的不同材料的薄层交互叠加粘结在一起，然后再针对这种互层复合模拟岩体进行相关的岩石力学试验研究。该方法所采用的一种多互层模型材料的薄层切割装置（公开号CN101774230A），通过人工加载的方式，从水平方向推动切割架，利用一组平行钢丝将模型材料块体一次切割为多个薄片，从而获得制备多互层模型材料所需要的薄层。然而，该装置，在实际操作过程中具有如下不足：1）由于加载方式为人工加载，一方面较为浪费人工物力，另一方面模型材料只有在较软的条件下才能被人工切割，因而适用条件有限制； 2）由于加载方式为水平加载，在切割过程中，被切割的模型材料块体需要三个侧面保持临空状态，因而更容易引起模型材料块体侧面的挤压变形，造成薄层不均匀以及表面不平整；3）所采用的钢丝由于刚性较大，很难轻易的缠绕在切割架的螺丝孔内。

故此，亟需研究一种更为方便可靠快捷的薄层切割装置或系统，以便开展大量的互层状岩体力学特性的试验研究。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种竖向机械式模型材料薄层切割装置，该装置结构简单，操作方便，工作效率高，使用一组平行塑钢线将模型材料块体一次切割为多层薄片。