一种制作可调角度与宽度裂隙面岩块的模具的制作方法

本发明涉及岩土工程领域，特别地涉及一种制作可调角度与宽度裂隙面岩块的模具。

背景技术：

21世纪是地下工程的世纪，国内外地下水电站、大型矿山巷道、地下铁道、过江隧道、地下石油储备洞库等，都在大规模兴建，岩石力学研究重点日益转入地下。在地下工程建设中，裂隙岩体广泛存在，节理、裂隙等的稳定性在一定程度上对整个地下工程的岩体结构的安全性具有至关重要的作用,断续裂隙岩体是分布最广泛的形式之一。岩体裂隙分布的随机性、形态的多样性、分布的不均匀性和空间组合的复杂性，使得工程存在失稳的风险。为有效地评价裂隙岩体的工程稳定性，需要开展含裂隙的岩石试样的力学试验研究，以有效揭示裂隙岩石的力学变形特性与破坏规律。

岩体中裂隙面的存在破坏了岩体结构的完整性和连续性，裂隙面的强度、变形性质的不同，导致了岩体的强度、变形特征的差异。为了测试和探讨含多组裂隙面岩体的变形与强度特性，目前的主要研究方法为模型实验方法。然而，由于岩体的裂隙面间距、长度、连通率和倾角等因素多变而复杂，对含有多组裂隙面的岩石材料进行模拟实验研究时，类岩石试块的制作非常困难。目前的模型实验方法主要是采用混凝土为制作岩石试块的材料，而制作岩石内部裂隙面的方式主要方法如下：

(1)将预先设计好的不同尺寸和不同角度的钢片插入模具中，浇筑混凝土后振捣，待混凝土初凝之前，拔出钢片，形成裂隙面；

(2)在试块模型中预先埋入薄膜材料，隔离模型材料，形成裂隙面。

上述方法有以下不足：

1、裂隙面定位难度大，每调整一次裂隙面参数需重新制作模具，工作效率低、加工周期长且浪费模具材料。

2、很难准确模拟岩石试块中裂隙面的倾角、位置、长度等，导致试块的精确度低，影响实验数据的可靠性。

3、采用钢片制作裂隙面时，如果试块内钢片较多，在混凝土振捣时钢片位置容易发生变化，模拟出的内部裂隙紊乱，与最初设计不符。

技术实现要素：

为克服现有技术的不足，本发明提供一种制作可调角度与宽度裂隙面岩块的模具。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种制作可调角度与宽度裂隙面岩块的模具，包括成型模具、长条形薄钢片、圆形定位板、连接螺栓，其特征在于：所述的成型模具包括四个侧板和下底板，侧板和下底板均可拆卸，圆形定位板居中放置于成型模具的开口面，将钢片插入圆形定位板中的预制缝隙中固定长条钢片的位置。

所述的圆形定位板分为完全相同的上下两层，通过两侧的螺栓固定，上层的缝隙沿长度方向标有刻度，通过两层圆形定位板的交错控制裂隙宽度的大小。圆形定位板带有量角器功能，圆形定位板由圆心向周边射出不同角度的刻度线，用来精确测量圆形定位板与成型模具的角度。通过旋转圆形定位板调节预制缝隙和长条形薄钢片的角度，获得多组含不同裂隙倾角和裂隙宽度的裂隙岩体试块。

相对于现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、该模具可以用尽可能少的材料完成多种裂隙角度和裂隙宽度的裂隙试块的制作。使用旋转的圆形定位板来解决多裂隙类岩体的制作，可调整裂隙角度，操作简单，可重复使用。

2、通过两层圆形定位板交错，可调节裂隙宽度，操作简单，可重复使用。

3、模具底部设置凹槽，采用嵌入式固定，配以螺栓固定，能保证注浆及振捣时模具不会变形甚至垮掉，增强了整体的稳定性。

附图说明

图1为整体模具拆装示意图。

图2为整体模具组合示意图。

图3为双层圆形定位板示意图。

图中：1—量角器刻度线、2—圆形定位板固定螺丝、3—预制缝隙、4—上圆板、5—下圆板、6—螺母①、7—螺柱①、8—螺母②、9—成型模具短边方向侧板、10—螺柱②、11—成型模具底板、12—凹槽、13—成型模具长边方向侧板、14—长条形薄钢片。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步说明。

如图1-图3所示，一种制作可调角度与宽度裂隙面岩块的模具，包括下部成型模具和上部可旋转带量角器功能的双层圆形定位板、制作预制裂隙的长条形薄钢片和连接螺栓。其中，成型模具内径尺寸为150mm×150mm×300mm，由四个侧板和一个底板组成，面板厚度为10mm，面与面交接处通过凹槽12紧密嵌扣，保证注浆和振捣时模具不会错位。长边方向的两个侧板13通过螺柱7与螺帽6和侧板9扣在一起，然后再通过螺柱10和螺帽8与底板11组合，组成一个上不封顶的成型模具。上部的圆形定位板由上圆板4、下圆板5和螺丝2组成。上圆板和下圆板皆为直径是350mm的圆形板，圆板上预制出要模拟的裂缝。上下板裂隙位置和宽度相同，上板4上表面标有从中心向周边发射的角度刻度线，标示范围为0～360°，使用时可根据圆板4上的角刻度线来调整裂隙的角度。上板4与下板5可沿裂隙长度方向做微小滑动可调节裂隙宽度，将螺丝2拧紧即可固定上下板。将圆形定位板4、5置于成型模具正上方，再将长条形薄钢片14经由圆形定位板4、5的缝隙插入成型模具中预置裂隙。