裂隙網(wǎng)絡(luò)巖體試樣的制樣模具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種類巖石試樣的制樣模具，尤其是一種能考慮巖體內(nèi)部裂隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的巖石試樣的制作方法，適用于試驗研究內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)裂隙發(fā)育條件對巖石物理力學(xué)性質(zhì)影響的場合。
【背景技術(shù)】
[0002]裂隙化巖體廣泛存在于地表淺層，巖體中裂隙網(wǎng)絡(luò)的存在破壞了自身的完整性和連續(xù)性，因此，巖體的強度要遠低于巖石強度。同時，由于裂隙網(wǎng)絡(luò)的幾何形狀、充填性質(zhì)與空間展布規(guī)律的不同，導(dǎo)致了巖體的強度、變形特性存在明顯的差異性。
[0003]考慮到天然巖石試樣結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性與取樣難度，一般很難通過真實的巖石試樣對其的力學(xué)變形特性與破壞規(guī)律進行研究。另外，野外含裂隙巖體取樣代表性很難控制，在定量分析裂隙網(wǎng)絡(luò)對巖體力學(xué)性質(zhì)影響時，試樣存在隨機性與不可重復(fù)性，進而影響了試驗結(jié)果的規(guī)律分析與總結(jié)。因此，國內(nèi)外學(xué)者大都采用制作含裂隙巖石試樣模型來替代天然巖石試樣，進行相關(guān)試驗研究。如何制作含裂隙巖石試樣已發(fā)展成為巖體力學(xué)試驗領(lǐng)域的重點和難點。
[0004]目前，試驗研究是分析含裂隙巖體的變形與強度特性的重要研究手段。然而，國內(nèi)外主要集中在單裂隙或定向裂隙的巖體力學(xué)特性研究，關(guān)于復(fù)雜裂隙網(wǎng)絡(luò)巖體的試驗研究成果比較少。下面將具有代表性的復(fù)雜裂隙巖石模型制樣裝置或方法簡介如下:
[0005](I) 2009年，公開號為CN 101462854A的中國專利申請《用于制作類巖石的脆性材料及其試件預(yù)制裂隙的制備方法》中，給出了一種用于制作含三維裂隙類巖石的脆性材料的方法，內(nèi)部裂隙采用固定器固定，模擬裂隙的材料為聚酯薄膜、牛皮紙或金屬片。
[0006](2) 2013年，公開號為CN 103033413A的中國專利申請《用于層狀裂隙灰?guī)r試驗的裂紋系統(tǒng)試件的制備方法》中，提出了一種對灰?guī)r巖樣進行凍融循環(huán)試驗，通過凍融循環(huán)形成巖樣內(nèi)部微觀裂隙的方法，每次循環(huán)后比較每個步驟巖樣重量的變化以及巖樣外觀微隱伏結(jié)構(gòu)微裂紋的變化，測量微裂紋特征。
[0007](3) 2013年，公開號為CN 103604672A的中國專利申請《用于巖土工程三維隨機裂隙的均勻施作裝置及操作方法》中，公開了一種用于巖土工程三維隨機裂隙的均勻施作裝置及操作方法，包括一個框架，在框架的前、后、左、右四個側(cè)面上設(shè)有刀盤轉(zhuǎn)軸，裂隙通過插入試驗試件內(nèi)部的刀盤深度進行控制。
[0008](4) 2014年，公開號為CN 103674658A的中國專利申請《一種隨機裂隙試驗?zāi)Ｐ偷闹苽浞椒ā分校岢隽艘环N將不同厚度、不同大小以及不同數(shù)量的裂隙碎片隨機摻入到連續(xù)介質(zhì)模型材料中，以制備能夠有效模擬巖體裂隙、節(jié)理等天然結(jié)構(gòu)特征，以及非均質(zhì)特性的試驗?zāi)Ｐ?，其中裂隙碎片材質(zhì)為云母片或聚四氟乙烯薄片。
[0009](5) 2014年，公開號為CN 103822808A的中國專利申請《一種隨機裂隙巖石試樣的制作方法》中，給出了一種用錫條模擬裂隙的方法，將錫條和砂漿材料混合攪拌，形成含大量隨機裂隙的巖石試樣。
[0010]上述現(xiàn)有技術(shù)確實在一定程度上解決了復(fù)雜裂隙巖石制作的問題，主要還存在如下問題:
[0011](I)含裂隙巖體試樣制作時，考慮裂隙網(wǎng)絡(luò)的空間形態(tài)特征不夠充分，特別是裂隙與裂隙相交的情況不能模擬；
[0012](2)充填法制作含裂隙巖塊試樣時，在制樣材料中摻入不同材料來模擬隨機裂隙的方法，以均勻性假設(shè)為前提，只能用于大尺寸巖石模型材料的模擬，其中各裂隙的空間形態(tài)和具體形狀是不可控的；
[0013](3)插入法制作含裂隙巖塊試樣時，裂隙制作時一般需要從試樣外側(cè)插入硬質(zhì)板狀結(jié)構(gòu)(如鋼片)來預(yù)制裂隙，都屬于由試樣表面向內(nèi)部進行加工的工藝過程，無法制作巖石內(nèi)置裂隙、硬質(zhì)結(jié)構(gòu)物無交叉，且試樣材料固結(jié)后，難以將結(jié)構(gòu)物拔出。
[0014](4)在原巖試樣基礎(chǔ)上，采用凍融方式獲得內(nèi)部微裂隙的方法改變了巖體試樣本身的自身結(jié)構(gòu)，不能真實模擬原巖物理力學(xué)性質(zhì)，具有內(nèi)部裂隙網(wǎng)絡(luò)的空間形態(tài)和具體形狀不可控的局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]為了克服已有技術(shù)無法制作裂隙網(wǎng)絡(luò)巖體試樣的不足，本實用新型提供一種原理簡單、操作方便、成本低廉、成型效果好，能充分考慮巖體裂隙網(wǎng)絡(luò)空間位置的裂隙網(wǎng)絡(luò)巖體試樣的制樣模具。
[0016]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0017]—種裂隙網(wǎng)絡(luò)巖體試樣的樣模具，所述制樣模具包括頂板、連接環(huán)卡套、頂部繩環(huán)、頂板桿、水溶線、側(cè)板連接桿、側(cè)板、底板、插板和底部繩環(huán)，相鄰的兩塊側(cè)板之間通過側(cè)板連接桿連接，所述側(cè)板的底部安裝在所述底板上，所述側(cè)板的頂部安裝頂板桿，所述頂板桿的頂部安裝在頂板上，所述頂板上安裝連接環(huán)卡套和頂部繩環(huán)，所述頂部繩環(huán)與水溶線的上端連接，所述底板的上表面上開有底部繩環(huán)，所述水溶線的下端與所述底部繩環(huán)連接，裂隙網(wǎng)絡(luò)模擬材料的一端與一根水溶線連接，所述裂隙網(wǎng)絡(luò)模擬材料的另一端與另一根水溶線連接。
[0018]進一步，所述的頂板設(shè)置為螺旋鏤空結(jié)構(gòu)，用于上部固定水溶線；頂部繩環(huán)沿著螺旋鏤空結(jié)構(gòu)進行水平位置的調(diào)節(jié)，用于調(diào)整水溶線的水平位置。
[0019]再進一步，所述的側(cè)板連接桿與側(cè)板咬合拼接，形成試樣制作的外部邊框；側(cè)板連接桿與側(cè)板位于底板上，其中側(cè)板連接桿與底板咬合連接；底板開有螺旋形槽口，槽口內(nèi)部設(shè)置底部繩環(huán)，用于調(diào)整水溶線下部水平位置.
[0020]更進一步，所述的側(cè)板連接桿與側(cè)板咬合拼接，豎直方向的水溶線打結(jié)后分上下兩段，下段水溶線垂直高度與裂隙網(wǎng)絡(luò)材料相應(yīng)位置的高度相同，結(jié)頭設(shè)置在裂隙材料底部。
[0021]本實用新型的有益效果主要表現(xiàn)在:(I)本斷續(xù)裂隙網(wǎng)絡(luò)巖石試樣模型的制樣方法的原理簡單，不需要制作復(fù)雜的制樣模具，不會因為制樣模具調(diào)節(jié)裝置損壞而影響到整個制樣裝置的使用；
[0022](2)本斷續(xù)裂隙網(wǎng)絡(luò)巖石試樣模型的制樣方法的裂隙模擬材料不受形狀限制，可根據(jù)試樣要求，裁剪成不同形狀的裂隙材料，通過拼裝組合成特定的裂隙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；
[0023](3)巖體裂隙網(wǎng)絡(luò)的空間位置通過水溶線固定，水溶線完全溶解于試樣模型中，制樣完成后只留下裂隙，避免了試樣固結(jié)后難以將預(yù)制裂隙的結(jié)構(gòu)物拔出的缺陷。
【附圖說明】
[0024]圖1(a)為本實用新型模擬裂隙網(wǎng)絡(luò)的材料分解狀態(tài)示意圖。
[0025]圖1(b)為本實用新型模擬裂隙網(wǎng)絡(luò)的材料拼接狀態(tài)的示意圖。
[0026]圖2為本實用新型一個制樣模具的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3為圖2裝置的側(cè)視圖；
[0028]圖4為圖2裝置的俯視圖；
[0029]圖5為圖2裝置的縱剖面圖。
【具體實施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步描述。
[0031]參照圖1(a)?圖5，一種裂隙網(wǎng)絡(luò)巖體試樣的制樣模具，所述制樣模具包括頂