[发明专利]一种能精确定位充填型预制裂隙的类岩石试样模具

说明书

技术领域

本发明属于岩石力学领域，具体涉及能调节预制裂隙角度、长度、厚度等尺寸参数的一种能精确定位充填型预制裂隙的类岩石试样模具。

背景技术

随着我国岩土工程的大规模建设，研究岩体裂隙扩展及其破坏的机理是非常重要的。由于天然岩石试样结构复杂，试样中裂隙尺寸不易获取、方位难以确定，很难通过真实的岩石试样对裂隙的力学行为进行规律性研究，因此广泛采用的是类岩石试样如陶瓷、石膏、水泥砂浆等相似材料，通过在试样中预制一定形态的裂隙来进行研究。由于预制裂隙的定位较为复杂繁琐，在振捣过程中常常导致预制裂隙错位，达不到预想效果，且裂隙的预制角度、厚度等参数的多变而复杂，含预制裂隙的类岩石试样制作非常困难。已有的模具结构复杂、拆装模具过程繁琐、预制裂隙定位不准确，给试样制作过程带来了很大的不便，而且均没有考虑制作含充填物的预制裂隙。为了解决该问题，亟需提供一种能精确定位充填型预制裂隙的类岩石试样模具。

申请号为200910013928.2的中国专利介绍了一种用于制作类岩石的脆性材料及其试件预制裂隙的制备方法，裂隙定位采用铁丝做的托架固定。该模具无法直接调节裂隙角度，在试样浇筑和振捣过程中预制裂隙无定位装置，易发生错位，精度低。

申请号为201110422886.5的中国专利介绍了一种用于制作类岩石试块裂隙面的模具，利用滑槽、钢片定位杆、量角器、滑杆和钢片等进行预制裂隙的制作。该模具裂隙定位装置复杂，组装和拆模过程繁琐，且无法制作含充填物的预制裂隙。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单、成本低、操作方便、精度高的能精确定位充填型预制裂隙的类岩石试样模具。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种能精确定位充填型预制裂隙的类岩石试样模具，该模具包括底座、侧板、隔板、夹具、双头螺栓及带帽螺栓，所述的侧板设有2个，分别位于底座的前后两侧，2个侧板之间通过双头螺栓连接，所述的侧板的内侧设有凹形榫槽，所述的隔板设有3个，3个隔板分别通过凹形榫槽连接在2个侧板之间，每个侧板上分别设有2个圆形齿轮状孔槽，每个圆形齿轮状孔槽分别位于两个相邻的隔板之间，所述的夹具分别设在圆形齿轮状孔槽内，所述的带帽螺栓分别贯穿双头螺栓并与底座连接。该模具一次可制备两块试样。

每个侧板由上半侧板及下半侧板组合而成，上半侧板的下边缘处开设有2个半圆形齿轮状孔槽，下半侧板的上边缘处开设有2个半圆形齿轮状孔槽，上半侧板与下半侧板组合连接时，分别位于上半侧板及下半侧板上的半圆形齿轮状孔槽组合形成圆形齿轮状孔槽。

位于底座前后两侧的2个上半侧板的两端均开设有螺栓孔，2个上半侧板的两端分别通过2根双头螺栓连接，位于底座前后两侧的2个下半侧板的两端均开设有螺栓孔，2个下半侧板的两端分别通过2根双头螺栓连接。

所述的圆形齿轮状孔槽的内侧为光滑曲面，圆形齿轮状孔槽的外侧为齿轮状结构，即呈内大外小状。

所述的夹具呈圆形齿轮状，其形状与侧板上的圆形齿轮状孔槽对应，每个夹具由上半夹具和下半夹具组合而成，上半夹具和下半夹具的直径边缘处均开设有一个矩形宽槽，该矩形宽槽内填塞有一块橡胶垫块。

所述的橡胶垫块可更换。

通过夹具与圆形齿轮状孔槽的齿轮状结构之间的配合，夹具在圆形齿轮状孔槽中可呈不同角度设置，上半夹具和下半夹具内的两个橡胶垫块之间缝隙的方向随夹具位置的改变而改变。利用上半夹具和下半夹具的橡胶垫块加紧裂隙填充材料如云母片、石蜡片、钢片等，通过改变橡胶垫块的形状来调节充填裂隙的厚度、宽度等尺寸参数。通过夹具在侧板圆形齿轮状孔槽的位置来调节预制裂隙的角度。

所述的夹具相邻齿轮间的角度为15°。

所述的底座的中间位置设有两个高于四周的平台，两个平台之间形成一个凹形榫槽，用于固定隔板，3个隔板通过底座和侧板上的凹形榫槽插至在两个侧板中间，使底座、侧板、隔板紧密的固定在一起，两个平台分别位于相邻2个隔板及2个侧板构成的两个空间内，且相邻2个隔板及2个侧板构成的空间的底面积与平台的面积相同。

所述的双头螺栓的中部开设有孔槽，所述的底座的两端开设有螺栓孔，所述的带帽螺栓贯穿双头螺栓并与底座的螺栓孔连接。

该模具所有部件均采用铝合金材料。

使用本发明的能精确定位充填型预制裂隙的类岩石试样模具制作含预制裂隙类岩石试样。其中，预制裂隙类型为贯通型裂隙时，制作方法包括以下步骤：