一種制作模擬原巖結(jié)構(gòu)面的多尺度模具的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種制作模擬原巖結(jié)構(gòu)面的多尺度模具，包括A型外板、B型外板、C型外板、底板、平直插板、曲面插板、插銷、環(huán)扣、螺母、夾套；模擬巖石結(jié)構(gòu)面剪切試驗需要利用模具澆筑結(jié)構(gòu)面試樣，為研究尺寸效應(yīng)對結(jié)構(gòu)面剪切特性的影響，試驗需制備許多尺寸大小不一的結(jié)構(gòu)面試樣，然而，實驗室不是難以提供這么多尺寸不一的模具，就是耗費巨資定制各種尺寸的模具，從而造成極大的浪費。在結(jié)構(gòu)面試樣的制作過程中采用一種能制作多種尺度的結(jié)構(gòu)面模具，不僅能制作出許多不同尺寸的結(jié)構(gòu)面試樣，而且避免了資源的浪費，節(jié)約試驗的成本。
【專利說明】一種制作模擬原巖結(jié)構(gòu)面的多尺度模具

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及工程領(lǐng)域采用結(jié)構(gòu)面抗剪強度指標進行工程設(shè)計，具體涉及一種制作模擬原巖結(jié)構(gòu)面的多尺度模具。

【背景技術(shù)】
[0002]巖體結(jié)構(gòu)面是指巖體內(nèi)結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)體的排列組合形式。巖體經(jīng)受各種地質(zhì)作用，形成具有不同特性的地質(zhì)界面，稱為結(jié)構(gòu)面；結(jié)構(gòu)面將巖體分割成形態(tài)不一、大小不等的巖塊，稱為結(jié)構(gòu)體。由于結(jié)構(gòu)面的存在會破壞巖體的連續(xù)性和完整性，削弱工程巖體的力學(xué)性質(zhì)及其穩(wěn)定性。因而，需要對巖體結(jié)構(gòu)面的有關(guān)性質(zhì)加以研究。
[0003]在進行實驗研究時，巖石的抗剪強度參數(shù)是巖體穩(wěn)定性分析及加固治理方案設(shè)計的重要指標，目前的方式一般是通過巖體試驗得到結(jié)構(gòu)面抗剪強度指標，主要是室內(nèi)直剪試驗，然而，結(jié)構(gòu)面的剪切特性具有明顯的尺寸效應(yīng)，只有研究其尺寸效應(yīng)對剪切特性的影響規(guī)律，才能在工程實踐中準確地選取結(jié)構(gòu)面抗剪強度參數(shù)指標，從而服務(wù)于工程設(shè)計。
[0004]由于巖體內(nèi)部的復(fù)雜性，要想多次完整地獲得同一結(jié)構(gòu)面的試樣十分不易，且試驗是破壞性試驗，試樣不能重復(fù)利用。因此，在結(jié)構(gòu)面的試驗中多采用相似材料依據(jù)相似原理模擬原巖結(jié)構(gòu)面，從而實現(xiàn)對同一結(jié)構(gòu)面進行反復(fù)試驗。顯然，采用相似材料澆筑結(jié)構(gòu)面試樣需要預(yù)先制模，特別是研究結(jié)構(gòu)面的尺寸效應(yīng)的試驗中需制備大量結(jié)構(gòu)面試樣，模具就顯得尤為重要。實驗室不是難以提供這么多尺寸不一的模具，就是需耗費巨資定制各種尺寸的模具，而造成極大的浪費。因此，如果能提供一種尺寸可調(diào)、能制備出不同尺寸大小的結(jié)構(gòu)面試樣的模具，將會在很大程度上提高試驗的效率和資源利用率、減少試驗成本。本實用新型旨在提供一種能模擬多種尺寸原巖結(jié)構(gòu)面的模具。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的為了解決模擬原巖結(jié)構(gòu)面試樣的模具不能制備多種尺寸大小結(jié)構(gòu)面試樣且結(jié)構(gòu)面表面形態(tài)不具有代表性等缺點，而提供一種結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，價格低廉，容易拆卸，便于試驗研究及工程應(yīng)用的結(jié)構(gòu)面多尺度模的模具。
[0006]本實用新型為了實現(xiàn)上述目的，所采用的技術(shù)方案為:
[0007]—種制作模擬原巖結(jié)構(gòu)面的多尺度模具，主要包括A型外板、B型外板、C型外板、底板、平直插板、曲面插板、插銷、環(huán)扣、螺母以及夾套幾個部分；所述的A型外板與底板無縫焊接成一個整體；所述環(huán)扣有四個，分別設(shè)置于所述A型外板與B型外板上各兩個；所述C型外板的一端設(shè)有一個卡槽，卡槽卡在所述A型外板卡上，卡槽的側(cè)邊與頂部各有一個螺紋孔，每一個螺絲孔配有一個起固定作用的螺母；所述夾套是一個倒U型結(jié)構(gòu)活動夾套，其一側(cè)設(shè)有一個插槽，另一側(cè)和頂端設(shè)置有一個螺紋孔，且每一個螺絲孔都配有一個起固定作用的螺母；所述B型外板和C型外板上各設(shè)有兩個對稱夾套，且每個夾套的插槽端相對應(yīng)；所述用于制作平直結(jié)構(gòu)面試樣的平直插板的兩端和所述用于模擬表面起伏結(jié)構(gòu)面的曲面插板的兩端分別插入所述B型外板和C型外板上相對稱的夾套的插槽內(nèi)。
[0008]以上所訴A型外板上環(huán)扣水平布置，B型外板上環(huán)扣垂直布置，將A型外板上環(huán)扣移入B型外板上環(huán)扣內(nèi)，并插上插銷以便將兩塊外板牢牢鎖扣在一起。
[0009]以上所訴B型外板上環(huán)扣水平布置，A型外板上環(huán)扣垂直布置，將B型外板上環(huán)扣移入A型外板上環(huán)扣內(nèi)，并插上插銷以便將兩塊外板牢牢鎖扣在一起。
[0010]以上所訴A型外板上環(huán)扣和B型外板上環(huán)扣水平交錯布置，然后將所述的插銷依次穿過四個環(huán)扣，將A型外板上環(huán)扣和B型外板牢牢鎖扣在一起。
[0011]以上所述A型外板、B型外板以及C型外板上均設(shè)有刻度，調(diào)節(jié)夾套和C型外板的位置，實現(xiàn)所需結(jié)構(gòu)面試樣的尺寸。
[0012]以上所述的曲面插板是根據(jù)Barton的十條標準粗糙度曲線來模擬原巖表面形態(tài)結(jié)構(gòu)面曲線的結(jié)構(gòu)。
[0013]以上所述曲面插板左右側(cè)各留有0.5cm的光滑面以便插入插槽內(nèi)。
[0014]以上所述A型外板、B型外板、C型外板以及底板均為鋼板。
[0015]本實用新型提供的模具，可一次制作出多個高度吻合的上下盤模型。在進行相似模擬結(jié)構(gòu)面表面形態(tài)制作過程中使用模具，調(diào)節(jié)好相應(yīng)的尺寸后，插入Barton曲面插板或平直插板后，將相似材料包括砂石、水泥、水、微硅粉和高效減水劑的原材料按需要配比稱量好，原料經(jīng)攪拌均勻，制成與原巖結(jié)構(gòu)面力學(xué)性質(zhì)相似的結(jié)構(gòu)面試樣，用以代替巖石結(jié)構(gòu)面進行直剪試驗。
[0016]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比有以下優(yōu)點:
[0017]1、本實用新型的模具通過往外板上增加夾套數(shù)量不僅可一次澆筑得到多個相同尺寸的模擬原巖結(jié)構(gòu)面的試樣，而且能實現(xiàn)一次澆筑即得到多個不同尺寸的模擬原巖結(jié)構(gòu)面的試樣，可大大提高制樣的效率；
[0018]2、本實用新型的模具通過外板上的刻度指示移動卡槽和夾套的位置，從而調(diào)節(jié)模具內(nèi)的空間大小，繼而燒筑不同尺寸的模擬原巖結(jié)構(gòu)面的試樣；
[0019]3、本實用新型的模具的每一塊模板均能拆卸，故澆筑模型后拆模簡單，取樣過程不會導(dǎo)致試樣損壞，試樣完整性好；
[0020]4、本實用新型的模具原理簡單易懂，可以通過將模板插入不同卡槽實現(xiàn)制作不同尺度模型，既能節(jié)約制作模具的總成本，又避免資源的浪費；
[0021]5、本實用新型的模具結(jié)構(gòu)簡單，便于攜帶、操作方便、易于拆卸，具有較大的實用價值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本實用新型的模具結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2為本實用新型中制作的10塊曲面插板對應(yīng)的巖石力學(xué)中典型barton結(jié)構(gòu)面系列的曲線和編號。
[0024]圖3為本實用新型其中的A型外板和底板結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖4為本實用新型其中的C型外板結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖5為本實用新型其中的夾套結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]上述圖中:1-A型外板、2-B型外板、3-C型外板、4_夾套、5_環(huán)扣、6_插銷、7_螺母、8-平直插板、9-曲面插板、10-卡槽、11-底板、12-插槽。

【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖對本實用新型做詳細具體的說明，但是本實用新型的保護范圍并不局限于以下實施例。
[0029]本實用新型提供的一種制作模擬原巖結(jié)構(gòu)面的多尺度模具，拼裝好的模具其結(jié)構(gòu)如圖1所示。使用前時先將A型外板I上的環(huán)扣5移入B型外板2上環(huán)扣內(nèi)，并插上插銷6以便將兩塊外板牢牢鎖扣在一起；將C型外板3上的卡槽10卡在A型外板I上，稍稍擰緊螺絲使其不至于晃動；在B型外板2和C型外板3上各放置兩個夾套4，同樣稍稍擰緊其上帶有的螺絲使其初步固定，將B、C型外板上的夾套對應(yīng)地移動到相同的刻度位置，在后面一對夾套的插槽12內(nèi)插入一塊平直插板8，到此即完成模具的初步拼裝。
[0030]本實施例中，模擬原巖結(jié)構(gòu)面的多尺度模具中A型外板、B型外板采用厚度為5mm的鋼板，尺寸均為為20cmX 15cm,底板采用材料與A、B型外板一樣,尺寸為20cmX20cm,與A型外板底邊無縫焊接在一起；C型外板厚度為5mm，尺寸為23cmX 17cm,其上有一尺寸為15cmX0.6cm的卡槽,卡槽卡在A型外板上,能通過移動卡槽而使C型外板在A型外板上移動，移至合適位置時也可通過擰緊C型外板上布置的兩個螺母使其與A型外板固定；A、B、C型外板上均設(shè)有刻度尺，且A型外板是橫向與豎向均設(shè)有，B、C型外板則僅橫向設(shè)有刻度；夾套采用厚度為Icm的鋼板，尺度為17cmX3cm，其上設(shè)有一寬度為0.5cm插槽，根據(jù)所需制備試樣的尺寸相應(yīng)移動夾套至B型或C型外板上的對應(yīng)刻度位置，并擰緊螺母使其固定；根據(jù)所模擬結(jié)構(gòu)面的表面形態(tài)選擇曲面插板或平直插板插入夾套的插槽內(nèi)，至此模具組裝完畢。
[0031]根據(jù)實驗要求的結(jié)構(gòu)面尺寸，在本實驗中，結(jié)構(gòu)面試樣的尺寸大小一般要求為3cmX 3cnTl2cmX 12cm,高2_5cm的長方體,本實用新型模具完全能滿足要求。
[0032]下面以規(guī)格為模擬4cmX4cmX4cm的結(jié)構(gòu)面試樣為例，說明本實用新型的實施方案如下:
[0033]根據(jù)所要模擬結(jié)構(gòu)面的尺寸，移動C型外板上的卡槽至A型外板刻度為5cm的位置，擰緊螺絲使其固定；根據(jù)4cm這個尺寸可知，一次澆筑能得到4個4CmX4CmX4Cm模擬結(jié)構(gòu)面的試樣，在B型、C型外板上可各放置4個夾套，分別在外板上指示刻度為4cm、8.5cm、13cm、17.5cm處各放一個夾套，同時將其上的螺絲抒緊使其與外板固定；再選擇3塊寬度為5cm的曲面插板分別插入4cm、8.5cm、13cm處的插槽內(nèi)，選擇I塊寬度為5cm的平直插板插入17cm處的插槽內(nèi)，至此完成該尺寸下模具的完全拼裝。
[0034]根據(jù)相似原理，按巖石強度設(shè)計混凝土的配合比，按配合比稱量好混凝土原材料、拌勻，倒入攪拌機中充分攪拌，在倒料前，在模板內(nèi)側(cè)均墊上一層砂紙，使容易脫模。再將攪拌好的材料倒入模具與模板間的空間中，4個小空間內(nèi)同時進行澆筑，與此同時，打開振動臺對混凝土進行震實，待液面升至A型外板和夾套上的豎向刻度線指示4cm位置即停止向內(nèi)倒料。結(jié)構(gòu)面試樣在20°C下進行室內(nèi)養(yǎng)護24小時后，即開始拆模。先將所有曲面插板抽出，再松下所有螺絲，拔出插銷，拆卸下外板，即可得到4個4cmX 4cmX 4cm的模擬結(jié)構(gòu)面試樣。將其放在標準養(yǎng)護室內(nèi)繼續(xù)養(yǎng)護即可。
[0035]本實用新型模具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、易于拆卸、制作模型效率高，又可制作多種尺寸的Barton表面形態(tài)的結(jié)構(gòu)面用于進行試驗研究。不僅能節(jié)約制作模具的總成本，避免資源的浪費，還可大大縮短試驗周期。本實用新型模具具有良好的推廣應(yīng)用前景。
【權(quán)利要求】
1.一種制作模擬原巖結(jié)構(gòu)面的多尺度模具，其特征在于:主要包括A型外板、B型外板、C型外板、底板、平直插板、曲面插板、插銷、環(huán)扣、螺母以及夾套幾個部分；所述的A型外板與底板無縫焊接成一個整體；所述環(huán)扣有四個，分別設(shè)置于所述A型外板與B型外板上各兩個；所述C型外板的一端設(shè)有一個卡槽，卡槽卡在所述A型外板卡上，卡槽的側(cè)邊與頂部各有一個螺紋孔，每一個螺絲孔配有一個起固定作用的螺母；所述夾套是一個倒U型結(jié)構(gòu)活動夾套，其一側(cè)設(shè)有一個插槽，另一側(cè)和頂端設(shè)置有一個螺紋孔，且每一個螺絲孔都配有一個起固定作用的螺母；所述B型外板和C型外板上各設(shè)有兩個對稱夾套，且每個夾套的插槽端相對應(yīng)；所述用于制作平直結(jié)構(gòu)面試樣的平直插板的兩端和所述用于模擬表面起伏結(jié)構(gòu)面的曲面插板的兩端分別插入所述B型外板和C型外板上相對稱的夾套的插槽內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制作模擬原巖結(jié)構(gòu)面的多尺度模具，其特征在于:所訴A型外板上環(huán)扣水平布置，B型外板上環(huán)扣垂直布置，將A型外板上環(huán)扣移入B型外板上環(huán)扣內(nèi)，并插上插銷以便將兩塊外板牢牢鎖扣在一起。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制作模擬原巖結(jié)構(gòu)面的多尺度模具，其特征在于:所訴B型外板上環(huán)扣水平布置，A型外板上環(huán)扣垂直布置，將B型外板上環(huán)扣移入A型外板上環(huán)扣內(nèi)，并插上插銷以便將兩塊外板牢牢鎖扣在一起。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制作模擬原巖結(jié)構(gòu)面的多尺度模具，其特征在于:所訴A型外板上環(huán)扣和B型外板上環(huán)扣水平交錯布置，然后將所述的插銷依次穿過四個環(huán)扣，將A型外板上環(huán)扣和B型外板牢牢鎖扣在一起。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制作模擬原巖結(jié)構(gòu)面的多尺度模具，其特征在于:所述A型外板、B型外板以及C型外板上均設(shè)有刻度，調(diào)節(jié)夾套和C型外板的位置，實現(xiàn)所需結(jié)構(gòu)面試樣的尺寸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制作模擬原巖結(jié)構(gòu)面的多尺度模具，其特征在于:所述的曲面插板是根據(jù)Barton的十條標準粗糙度曲線來模擬原巖表面形態(tài)結(jié)構(gòu)面曲線的結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制作模擬原巖結(jié)構(gòu)面的多尺度模具，其特征在于:所述曲面插板左右側(cè)各留有0.5cm的光滑面以便插入插槽內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制作模擬原巖結(jié)構(gòu)面的多尺度模具，其特征在于:所述A型外板、B型外板、C型外板以及底板均為鋼板。
【文檔編號】B28B7/02GK204202954SQ201420563517
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】江強強, 方堃, 胡建, 李相慧, 向勇, 高旭, 唐楊, 楊曉慶, 陳會行 申請人:中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）