[发明专利]一种模拟含多层层间错动带岩体的制样模具及其制样方法

说明书

本发明公开了一种模拟含多层层间错动带岩体的制样模具及其制样方法，制样模具中包括对制样底座以及制样机构进行倾角控制的倾角控制机构；制样机构的主控圆筒上表面为斜面；倾角控制机构为包括竖直面和倾斜水平面的L型结构；本发明提供的制样模具结构简单，能够精准快速地制作出含多层层间错动带的岩体模拟试样，有利于对含层间错动带岩体强度及变形行为进行试验研究，进而获得精准可靠的试验结果，此外采用含倾角的倾角控制装置以及设有斜面的主控圆筒配合进行调平；各层制样装置分别制备后组装并浇筑，不会出现试件分布不均匀的情况，可准确控制各层试样的厚度和倾角；同时避免试样相同材料浇筑层密度上低下高的缺点。

技术领域

本发明涉及模拟制样模具领域，尤其是一种模拟含多层层间错动带岩体的制样模具及其制样方法。

背景技术

含多层层间错动带的岩体是具有非连续性、非线性特征的特殊结构性岩体，层间错动带对岩体稳定性的影响显著，因此，有必要对含层间错动带的岩体力学特性进行研究。

岩石力学试验主要包括现场试验与室内试验，其中原位试验的经济效益较差，且受环境的影响十分明显。近年来，国内外很多学者对含层间错动带的岩体的力学行为进行了研究，但是通过室内试验研究较少，其原因是在制样过程中很难制作出含层间错动带的原岩试样，尤其是含有一定倾角的层间错动带的原岩试样。

研究人员通常采用类岩石材料进行合理的配比方式进行模拟岩石试样，并对其力学性质进行研究，类岩石材料通常有水泥砂浆材料、树脂类透明岩石材料、松香油酒精类材料、石膏类材料等；在制备含有一定倾角的层间错动带的原岩试样时，如果不能对其倾角进行控制，容易出现相同材料浇筑层密度上低下高的缺点。

发明内容

发明目的：为了解决现有技术所存在的问题，本发明提供了一种模拟含多层层间错动带岩体的制样模具及其制样方法，简单可靠，经济效益高，克服了原位试验受环境影响大，经济性差的弊端，可操作性强，可重复性高，试验结果离散性较小。

技术方案：为达到上述目的，本发明可采用如下技术方案：一种模拟含多层层间错动带岩体的制样模具，包括制样底座以及N层活动连接在制样底座上的制样机构；还包括对制样底座以及制样机构进行倾角控制的倾角控制机构；

所述制样机构包括中空结构的主控圆筒以及辅控圆筒；所述主控圆筒上表面为斜面；斜面与水平面之间的夹角为α；所述辅控圆筒的下表面与主控圆筒上表面形状吻合；其中0＜α＜90°；

所述倾角控制机构为包括竖直面和倾斜水平面的L型结构；所述竖直面与倾斜水平面之间的夹角为(90°-α)；

所有相邻活动接触面之间均设有密封机构。

更为优选的，所述制样机构与制样底座的活动连接为：所述主控圆筒、辅控圆筒以及制样底座上均设有位置一一对应的多个约束固定轴孔；所述主控圆筒、辅控圆筒通过穿过多个约束固定轴孔的定位支架杆以及配合使用的固定螺母活动连接在制样底座上。

所述多个约束固定轴孔至少为两个；保证其连接的稳固性。

所述密封机构为接触面上设置的环状凹槽以及配套在环状凹槽内的“O”型橡胶垫圈；起到放水的作用。

更进一步的，所述“O”型橡胶垫圈的纵向截面半径比所述环状凹槽的沟槽深度大0-0.5mm。

更进一步的，所述主控圆筒和辅控圆筒的内径均大于制样对象最大颗粒粒径的5倍；高度大于制样对象最大颗粒粒径的1.5倍；筒壁厚度不小于10mm。

本发明还公开了一种模拟含多层层间错动带岩体的制样方法，包括如下步骤：