[发明专利]可控轴向压力的类岩石试样旋转养护制样装置及制样方法

说明书

本发明公开了一种可控轴向压力的类岩石试样旋转养护制样装置及制样方法，恒温恒湿养护箱安装于旋转支架内，恒温恒湿养护箱的一端与旋转支架转动连接，恒温恒湿养护箱的另一端通过旋转轴与旋转发动机的输出轴连接；恒温恒湿养护箱内设有水平放置的制样模具，恒温恒湿养护箱内、靠近旋转发动机的侧壁安装有加压装置，加压装置的伸缩头与压盘连接，旋转轴、伸缩头、恒温恒湿养护箱与制样模具同轴线，制样模具的端口设有垫板，恒温恒湿养护箱、旋转支架分别与制样模具端口对应的位置均设有试样出口。本发明结构简单，操作方便，精确控制压实度，防止出现泌水和稠度损失，能够一体脱模，减少试样损坏，提高试样制作精度。

技术领域

本发明属于实验设备技术领域，涉及一种可控轴向压力的类岩石试样旋转养护制样装置及制样方法，可用于类比原岩岩石性能的研究。

背景技术

由于岩体是一种非常复杂且各向异性的非均匀材料，其物理力学性能变化范围很宽广，既有弹性模量和抗压强度非常大的坚硬岩体，也有弹性模量和抗压强度非常小的软岩体，即使是同一类岩体，由于地质形成的条件存在差异性，岩体抗压强度也存在很大的差异性，因此为了能够模拟强度变化范围非常广的真实岩体，必须研制出一种物理力学性质变化范围很广且物理力学性能稳定控制的新型类岩石相似模型材料。除了选择合适的相似材料对相似模型试验的成功起着关键性的作用外，类岩石试样的制样装置和方法起着关键性作用。由于采用不同的材料配置搅拌振捣过程中，很难控制混合料入模后的振捣过程及养护过程而产生的收缩，且在振捣及养护过程中存在部分液态及细小颗粒材料在重力作用下移动，出现泌水现象，需要控制好压实度及后期的养护，需要设计出合理的试样制作及养护装置来控制轴向压力、养护条件及拆模方式，以便满足模型试样制作的要求。

目前用于制作标准类岩石模型的装置在制样过程中主要是采用捣实的方法，在锤击过程中发现没有明显的下沉时停止锤击，制作完成后一般等模型稍微干燥成型后立即拆模，压实均匀性不佳，在模型制作及养护过成中存在明显的泌水现象，在养护过程中产生收缩，成形后的试件必然存一定的差异性，会影响相似材料模型试验的准确性；不能一体脱模，在拆模过程中，容易造成试样的损伤，影响类岩石试样的强度。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种可控轴向压力的类岩石试样旋转养护制样装置，结构简单，操作方便，精确控制压实度，防止出现泌水和稠度损失，能够一体脱模，减少试样损坏，提高试样制作精度，为类比研究不同强度实体岩石材料的破裂机理、裂纹尺寸效应以及断裂韧度的测定奠定基础，解决了现有技术中的问题。

本发明的另一目的是，提供一种可控轴向压力的类岩石试样旋转养护制样装置的制样方法。

本发明所采用的技术方案是，一种可控轴向压力的类岩石试样旋转养护制样装置，包括U型的旋转支架，恒温恒湿养护箱安装于旋转支架内，恒温恒湿养护箱的一端与旋转支架转动连接，恒温恒湿养护箱的另一端通过旋转轴与旋转发动机的输出轴连接；恒温恒湿养护箱内、靠近旋转发动机的侧壁安装有加压装置，制样模具水平放置于恒温恒湿养护箱内，制样模具靠近加压装置的一端连接有套筒，套筒的一个端口设有压盘，加压装置的伸缩头与压盘连接；旋转轴、伸缩头、恒温恒湿养护箱与制样模具同轴线，制样模具的另一端口设有垫板，垫板分别与制样模具、恒温恒湿养护箱可拆卸连接，恒温恒湿养护箱、旋转支架分别与制样模具端口对应的位置均设有试样出口，加压装置、套筒、制样模具分别通过对应的支持架与恒温恒湿养护箱连接。

进一步的，所述恒温恒湿养护箱靠近旋转支架的一端设有多个水平方向的横梁，所有横梁距恒温恒湿养护箱轴线的距离相等，恒温恒湿养护箱的底盘穿过横梁且与横梁能够相对滑动，底盘与横梁之间设有能够塞入或拔出的固定塞片，旋转支架的内壁、与横梁对应的位置设有环形的转动凹槽，转动凹槽的截面为圆弧形，转动凹槽的圆弧形截面的弧度为240-270°，横梁的端部设有与转动凹槽形状匹配的圆弧形连接部，圆弧形连接部嵌设于转动凹槽构成运动副。