[发明专利]用于岩体尺寸效应研究的组装式相似材料类岩体试件制作模具

说明书

本发明提供了一种用于岩体尺寸效应研究的组装式相似材料类岩体试件制作模具，包括底板、侧板、固定螺栓和填充条，所述侧板包括第一组合侧板和第二侧板。第一侧板上设有第一连接凹槽，第二侧板两端设有连接凸条。第一组合侧板和第二侧板插装在底板上的凹槽中，第一组合侧板和第二侧板之间通过连接凹槽和连接凸条相互插装连接，形成具有多个腔室的模具。通过调节第一组合侧板的第一侧板数量调节腔室的高度，通过调节第二侧板的插装数量和位置调节腔室的长度或宽度。各侧板之间、各侧板与底板之间均为可拆卸的插装连接方式。本发明的模具能满足不同尺寸的类岩体试件的制作，可更加高效和低成本地制作岩体尺寸效应研究所需的系列类岩体试件。

技术领域

本发明属于岩石力学领域，涉及用于岩体尺寸效应研究的组装式相似材料类岩体试件制作模具。

背景技术

工程岩体是一种经历了漫长的成岩运动及地质构造作用的非连续介质体，岩体由多种矿物颗粒组合而成，具有一定的离散性和非均质性。针对工程岩体类材料的开挖必然会对原岩造成扰动，进而影响地表建筑物的安全与稳定。在实际岩土工程建设之前，为保证施工安全，一般根据实际地质情况对相关工程进行模拟实验，从而认识和了解现场的地质情况。类岩体相似材料相似模拟试验是模拟宏观物理场运动和时空演变的重要手段，通过类岩体相似材料物理模型试验来模拟施工过程中岩体材料的物理力学性状，进而反推施工参数，这对于复杂地质工程安全与稳定具有重大意义。模型试验中，相似材料的力学性质的测试是检验材料是否合适的重要指标，一般使用模具浇筑相似材料制成试件进行力学参数测试。

岩体因赋存有不同规模的结构面而导致不同体积和大小的岩体结构不同，直观表现为各尺寸岩体的几何、力学等性质存在一定差别，构成了岩体性质的尺寸效应。岩体尺寸效应研究是模型试验研究的一项重要研究内容，不同尺寸的岩石块体内部存在的不同微弱面，导致不同尺寸的岩石试样力学特性和变形破坏模式差异巨大。关于岩体尺寸效应的研究从岩体几何或力学单方面进行，主要采用相似材料制造不同尺寸的岩石试样，针对材料力学特性等进行对比分析。目前用于岩体尺寸效应研究的类岩体相似材料浇筑模具存在以下不足之处：(1)模具与试件之间通常具有“专一性”，即一个模具只能制作一种特定尺寸的类岩体试件。而岩体尺寸效应研究中需要一系列尺寸不同或者尺寸相关的相似材料类岩体试件，对于不同尺寸试件的制作需要重新制作相应的模具，从而造成模具材料的大量耗费和浪费，增加制作成本，且操作复杂、费时费力，不利于制作效率的提高；(2)模具通常采用不方便拆卸或不能够拆卸的整体式结构，造成浇筑完成后试件脱模难度大，在脱模过程中易对试件产生不可修复的损伤，影响试件的精度，降低了试件的质量。(3)模具通常使用钢材制作，虽然钢材强度和刚度很大，容易满足浇筑要求，但模具不透明，不能观察到模具内类岩体相似材料在浇筑过程中的状态，不能发现浇筑过程中可能产生的气泡，不便于进行气泡处理而在类岩体试件中留下空隙，造成试件不同部位或者是不同批次的孔隙率差异，试件质量得不到保证，增加尺寸效应研究时的不可控制变量，从而影响类岩体试件力学性能测试的准确性。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于岩体尺寸效应研究的组装式相似材料类岩体试件制作模具，解决现有技术针对不同尺寸的类岩体试件需要制作不同尺寸的模具，模具尺寸不可调以及不可灵活拆卸和组装的问题，采用同一模具满足不同尺寸的类岩体试件的制作，以更加高效和低成本地制作岩体尺寸效应研究所需的系列类岩体试件。

本发明提供的用于岩体尺寸效应研究的组装式相似材料类岩体试件制作模具，包括底板、侧板、固定螺栓和填充条，所述侧板包括第一组合侧板和第二侧板；

所述第一组合侧板包括至少两块第一侧板，第一侧板的内侧面上的相同位置设有T形的第一连接凹槽，第一侧板的两端分别设有螺栓孔，相邻第一侧板的上端和下端接触组成平板状的第一组合侧板；

所述第二侧板的两端端面设有与第一连接凹槽匹配的呈T形的第一连接凸条；

所述底板上设有与第一侧板厚度匹配的第一凹槽，与第二侧板厚度匹配的第二凹槽，第一凹槽与第二凹槽相互垂直并贯通；