[发明专利]一种深部岩石相似材料真三轴试样制作模具及成型方法

权利要求书

1.一种深部岩石相似材料真三轴试样成型方法，其中深部岩石相似材料真三轴制作模具包括底座、围板、插板及压头；所述围板分为第一围板和第二围板，第一围板和第二围板结构相同，均是截面为直角形的围板，在第一围板和第二围板的其中一个端面处等间距设置有多个隔断式燕尾形凸台，另一个端面处等间距设置有与隔断式燕尾形凸台数量相同且一一对应的隔断式燕尾形凹槽，第一围板通过其上的隔断式燕尾形凹槽和隔断式燕尾形凸台分别与第二围板的隔断式燕尾形凸台和隔断式燕尾形凹槽配合形成截面为方形的筒状体；在第一围板和第二围板的一个内表面上部和下部分别开设有穿透的矩形凹槽，另一个内表面上部和下部分别开设有未穿透的矩形凹槽；位于上部的矩形凹槽与位于下部的矩形凹槽之间的间距为制作试样的高度；所述插板分为第一插板和第二插板，第一插板和第二插板分别插入位于上部的穿透的矩形凹槽和位于下部的穿透的矩形凹槽内，所述底座上表面设置有嵌入筒状体一端开口内且与筒状体内壁相配合的方形凸台，筒状体另一端嵌入安装有压头；所述筒状体与压头之间设置有加长套筒，加长套筒一端与筒状体通过螺栓连接，另一端安装有嵌入加长套筒内的压头；其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将深部岩石相似材料的骨料、胶结材料搅拌均匀，获得混合固料，将水加入所述混合固料中，并搅拌均匀，试样材料制作完成；

步骤2，在第一围板和第二围板内壁以及底座上表面刷脱模剂，并将第一围板、第二围板及底座互相配合形成一端开口的筒状体；若试样材料被压缩后，试样上表面低于筒状体位于上部的未穿透的矩形凹槽，则在筒状体的开口端通过螺栓连接加长套筒，保证在密实后，高度仍满足要求；

步骤3，在筒状体内间隔浇筑步骤1制作好的试样材料，每浇筑3-4cm高度后，需进行8-10次捣固，然后再次进行浇筑，直至试样材料将制作模具填满；

步骤4，浇筑完成后，静置40min-1h，待试样材料初凝，将压力机输出轴与压头进行连接，并设定规定的压力，规定压力为1MPa-10MPa，密实压力根据所要制备试样材料试样的性质而定，通过压力机带动压头下移对制作模具中的试样材料进行密实；

步骤5，密实完成后，将第一插板插入筒状体上部穿透的矩形凹槽；

步骤6，取下底座，将制作模具倒置，并将压头嵌入筒状体安装底座一端，压力机设定参数不变，通过压力机对制作模具中的试样材料反方向密实；

步骤7，密实完成后，将第二插板插入筒状体下部穿透的矩形凹槽，形成真三轴试样；

步骤8，放置1-2天后，取下第一插板和第二插板；

步骤9，将脱模工具的可拆卸挡板的顶紧螺栓松开，将装有制作好的试样的制作模具放置在脱模底座上，且保证第二围板位于脱模底座内，然后拧紧顶紧螺栓将可拆卸挡板紧固，使得制作模具固定；当安装有加长套筒时，需先拆下加长套筒，然后装有制作好的试样的制作模具放置在脱模底座上；旋转脱模底座五边形端板端部的顶丝螺栓推动第一围板向前移动，使得第一围板的隔断式燕尾形凸台与第二围板的隔断式燕尾形凹槽完全错开，卸掉第一围板，取出试样，完成脱模；将脱模后的试样放入恒温恒湿养护箱内进行养护；

所述脱模工具包括脱模底座、可拆卸挡板、截面为三角形的侧板及五边形端板，脱模底座上表面处对称安装有侧板，且两个侧板沿脱模底座的长度方向设置，两个侧板形成放置围板的直角空间，两个侧板一端一体成型有五边形端板，且在五边形端板的顶部螺接有顶丝螺栓，另一端通过顶紧螺栓连接有可拆卸挡板。

2.根据权利要求1所述的一种深部岩石相似材料真三轴试样成型方法，其特征在于：所述加长套筒内壁是与试样横截面一致的方形，加长套筒一端端面的两个对角位置设有螺栓孔，第一围板和第二围板的端面直角处设置有与加长套筒对应的螺栓孔，通过紧固螺栓将加长套筒与筒状体连为一体。

3.根据权利要求1所述的一种深部岩石相似材料真三轴试样成型方法，其特征在于：所述压头接触试样的截面尺寸小于试样的截面尺寸，可放进筒状体的内壁以及加长套筒的内壁，对试样进行压密。