[发明专利]应力环境中结构面上下盘试件一体化制作装置和制作方法

说明书

应力环境中结构面上下盘试件一体化制作装置和制作方法，属于岩土工程技术领域，该制作装置包括施力框架及结构面上下盘一体制作盒；所述施力框架包括千斤顶、框架及垫块，所述千斤顶固定安装于框架内部上侧，垫块固定安装于框架内部下侧，所述垫块上侧圆心处设置一个圆柱体凸起，所述结构面上下一体制作盒固定安装于垫块上表面处。该制作方法主要包括：安装所述装置；浇筑岩石相似材料和振捣密实抹平处理；封闭加压；脱模。本发明能模拟岩石成岩过程中的应力环境，使结构面上下盘试件具有高度密实性、均质性和高强度特征，且结构面中上下盘试件自对中，对岩石结构面的研究具有重要意义。

技术领域

本发明属于岩土工程技术领域，特别涉及应力环境中结构面上下盘试件一体化制作装置和制作方法。

背景技术

天然岩体中包含了大量结构面，结构面对于岩体的稳定性起到了控制性作用，基于此，国内外学者对岩体的结构面力学特征展开了大量研究。由于天然结构面取样难且存在差异性、非均质性和各向异性等难题，因此，目前结构面试件的获取主要采用实验室制作的方式。

传统制作结构面试样时通常简单地将上下盘结构面模具放入特制倒模盒中，再进行填料浇筑、振捣密实、养护得到结构面试件，该方法获得的结构面试件明显存在以下问题：

1、人工密实的不均匀性，人为因数影响较大，得到的试件存在明显差异性且达不到深部工程中岩体的高致密性；

2、结构面上下盘试件分开制作，上下盘合并对中困难且误差较大；

3、岩体结构面壁板岩在成岩过程处于长期应力环境之中，传统制作方法没有考虑结构面壁板成岩应力环境，使得试件结构面壁面强度JCS值偏低。

基于此，本发明提供应力环境中结构面上下盘试件一体化制作装置和制作方法，以解决传统方法存在的上述难题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供应力环境中结构面上下盘试件一体化制作装置，该制作装置包括施力框架及结构面上下盘一体制作盒；所述施力框架包括千斤顶、框架及垫块，所述千斤顶固定安装于框架内部上侧，垫块固定安装于框架内部下侧，所述垫块上侧圆心处设置一个圆柱体凸起，所述结构面上下一体制作盒固定安装于垫块上表面处。

所述结构面上下盘一体制作盒包括制作盒体、活塞式压块Ⅰ、活塞式压块Ⅱ及结构面上下盘一体模具，所述制作盒体内腔上端和下端分别通过螺丝Ⅰ安装有活塞式压块Ⅰ和活塞式压块Ⅱ，且在活塞式压块Ⅰ和活塞式压块Ⅱ之间安装有通过销子固定在制作盒体上的结构面上下盘一体模具，活塞式压块Ⅰ与结构面上下盘一体模具形成上盘试件填料空腔体，上盘试件填料空腔体用于制作上盘试件，活塞式压块Ⅱ与结构面上下盘一体模具形成下盘试件填料空腔体，下盘试件填料空腔体用于制作下盘试件。

所述制作盒体包括凹型钢槽和上覆盖板，所述凹型钢槽平行设置的两侧板板面分别开设有螺孔Ⅰ和销孔，且销孔位于侧板板面中部设置，所述凹型钢槽平行设置的两侧板板面边缘开设有螺孔Ⅱ；所述上覆盖板为凸型钢板，侧边开设有与螺孔Ⅱ对应的螺孔Ⅲ；凹型钢槽和上覆盖板通过在螺孔Ⅱ和螺孔Ⅲ内安装螺丝Ⅱ连为一体形成上下开放的制作盒体。

所述活塞式压块Ⅰ包括方形压块基体，方形压块基体侧壁上部和下部均开设有环状凹槽，且在环状凹槽内设置有密封圈，方形压块基体其中一组平行设置的两个侧壁上均对称开设有螺孔Ⅳ。

所述活塞式压块Ⅱ包括方形压块基体，方形压块基体侧壁上部和下部均开设有环状凹槽，且在环状凹槽内设置有密封圈，方形压块基体其中一组平行设置的两个侧壁上均对称开设有螺孔Ⅴ，方形压块基体下底面中心处开设有与圆柱体凸起配合的圆形凹槽。

所述结构面上下盘一体模具的上表面和下表面与上盘试件和下盘试件的型面形状相同。

一种应力环境中结构面上下盘试件一体化制作方法，采用应力环境中结构面上下盘试件一体化制作装置，包括以下步骤：