一种类岩石材料标准试样断续组合裂纹加工模具的制作方法

本发明涉及一种新型加工模具，尤其是一种适用于能准确标定类岩石材料标准试样尺寸，又能在同一设备上加工任意断续组合裂纹的类岩石材料标准试样断续组合裂纹加工模具。

背景技术：

天然岩石介质中存在大量较为发育的裂隙，在高温、高应力等复杂地质环境下，裂隙极易扩展、贯通，并形成大范围的导水裂隙带，加剧地下工程排水难度，阻碍工程施工进度。因此从基础出发，研究多维裂纹扩展、贯通规律，可为其相关工程灾害的防治提供重要理论依据。然而，由于天然岩石介质内部结构的不连续性和不确定性，较难确定裂纹组合方式，排出其他因素对试验结果的影响，因此采用可现场配制的较为均匀的力学性能相似的类岩石材料代替天然岩石介质开展相关研究。但是，在现场配制类岩石材料标准试样(50×100mm)过程中，若采用普通的模具，当灌注的类岩石材料超量时，只能靠人工加以处理，操作较为复杂、不便，且无法准确标定标准试样高度，很难制备出较为精确的50×100mm标准试样，严重影响试验结果的准确性。另一方面，在利用普通模具制备特定裂纹间距和相对角度的断续组合裂纹时，一套模具只能制备一组特定组合方式的断续裂纹，这就需要加工多个模具来满足试验的要求，运用较为不便，因此设计一种既能准确标定类岩石材料标准试样尺寸，又能在同一设备上加工任意断续组合裂纹的新型模具对开展裂隙扩展、贯通规律的试验研究至关重要。

技术实现要素：

技术问题：本发明的目的是针对现有技术中的不足之处，提供一种易于加工、方便操作、可精确定位标准试样尺寸、改变裂隙组合方式的用于裂纹扩展规律研究的类岩石材料标准试样断续组合裂纹加工模具。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明的类岩石材料标准试样断续组合裂纹加工模具，包括底座、设在底座上的可分离框模、可分离框模上的顶盖，所述可分离框模为内开半圆槽对称扣合为内圆槽的模块组成，内开半圆槽对称扣合两侧接缝处经钢板和螺栓紧固为一体；所述内圆槽的内壁前后两边对称内嵌有不同规格的两个有轨滑块，两个有轨滑块上对称设有能使矩形钢片对穿于两个滑块之间的不同旋转角度与尺寸的矩形宽槽，可预制不同间距和相对角度的断续组合裂纹；所述的可分离框模的上部设有通过顶盖封闭的倾斜向下的定位排料口。

所述的顶盖与底座结构相同，均由矩形钢板和双耳圆盘构成，双耳圆盘与可分离框模两侧的滑块相吻合。

所述的定位排料口的开口最低处距底座100mm。

所述的可分离框模外壁上对称设固定把手。

有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明可直接预制不同裂隙组合方式的类岩石标准试件，结构简单，规格严谨。模具可一次性浇筑成可用于岩石压缩试验的断续裂隙圆柱体类岩石试件，与现有技术相比，具有如下优点：

1)可一次性浇筑得到类岩石材料标准试样，通过预留定位排料口，可有效减小制备过程中由人为操作误差对试样尺寸造成的影响；

2)顶盖与底座采用专用的双耳圆盘形状，在保证密封性的同时，使整体拆装方便；

3)采用的可分离框模部分，其内开圆槽的两侧内嵌不同规格的有轨滑块，有轨滑块上设有不同旋转角度与尺寸的矩形宽槽，矩形钢片可通过矩形宽槽对穿于两个滑块之间，通过改变有轨滑块叠加方式及规格，即可预制断续裂隙组合的类岩石材料标准试样，且预制过程中裂隙不易错位。

附图说明

图1为本发明的主视结构示意图。

图2为本发明的俯视结构示意图。

图3为本发明的左视结构示意图。

图4为底座和顶盖结构示意图。

图中：1—底座，2—可分离框模，3—顶盖，4—有轨滑块，5—矩形宽槽，6—排料口，7—固定把手，8—螺栓，9—钢板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的说明：

如图1所示，本发明的类岩石材料标准试样断续组合裂纹加工模具，主要由顶盖3、可分离框模2、底座1组成，可分离框模2设在底座1上，顶盖3压在可分离框模2上，所述可分离框模2为内开半圆槽对称扣合为内圆槽的模块组成，内开半圆槽对称扣合两侧接缝处经钢板9和螺栓8紧固为一体；所述的可分离框模2外壁上对称设固定把手7。所述内圆槽的内壁前后两边对称内嵌有不同规格的两个有轨滑块4，两个有轨滑块4上对称设有能使矩形钢片对穿于两个滑块之间的不同旋转角度与尺寸的矩形宽槽5，可预制不同间距和相对角度的断续组合裂纹；所述的可分离框模2的上部设有通过顶盖3封闭的倾斜向下的定位排料口6，定位排料口6位于可分离框模2与顶盖3相接处；定位排料口6的开口最低处距底座1100mm。所述的顶盖3与底座1结构相同，均由矩形钢板和双耳圆盘构成，双耳圆盘与可分离框模2两侧的滑块相吻合；模具所有部件采用金属材料制成。

如图2所示，所述的可分离框模2的前后两侧设有固定把手7，左右两侧对称可分离框模通过带有螺栓8的薄钢板9固定为一体。

工作过程：首先将可分离框模2内的带矩形宽槽滑块4根据试验要求进行排列，在矩形钢片上涂抹黄油，插入两侧矩形宽槽5，同时将可分离框模2组合，并安装于底座1上；用带有螺栓8的薄钢板9将两侧框模连接，并拧紧螺栓8固定；之后将一定配比的类岩石材料填装于模具内，充分振捣，直至填料从可分离框模2顶部的排料口6排出；盖上顶盖3，压制试件；在试件尚未完全固化之前，进行拆模。先松动螺栓8，再取下顶盖3，将螺栓8连同薄钢板9从模具上取下；拉动可分离框模2两侧的固定把手7，使对称扣在一起的框模分离，取下类岩石试样；拔出矩形钢片，得到成型的类岩石材料标准试样。

所述的顶盖与底座结构相同，由矩形钢板和对称双耳圆盘垛堞构成，双耳圆盘与中间可分离框模的内圆槽加两侧滑块相吻合，保证结构密封性良好。所述的可分离框模与顶盖接触处设定位排料口，安装后其开口最低处距底座100mm，盖上顶盖可将该排料口自然封堵，可精准定位类岩石材料标准试件尺寸。所述可分离框模的内开圆槽两侧对称内嵌不同规格的有轨滑块，有轨滑块内设有不同旋转角度及尺寸的矩形宽槽，根据试验要求，可将矩形钢片通过矩形宽槽对穿于两个滑块之间，可预制不同距离和旋转角度的断续组合裂纹。

技术特征：

技术总结
一种类岩石材料标准试样断续组合裂纹加工模具，该模具包括底座，底座上方设可分离框模，可分离框模顶部设顶盖。可分离框模由对称扣在一起的内开半圆槽的两个模块组成，两个半圆槽内壁上分别对称内嵌有多个不同规格的有轨滑块，有轨滑块上设有不同旋转角度与尺寸的矩形宽槽，可分离框模和顶盖接口处设有定位排料口，可使配制的类岩石材料标准试件尺寸更加精准，可分离框模两侧设固定把手，可分离框模两侧用带有螺栓的薄钢板固定为一体。其结构简单，使用方便，可以精准定位类岩石材料标准试样的尺寸，并可通过改变内部有轨滑块规格组合方式，可预制含有多角度多间距组合裂隙的类岩石材料标准试样，大大提高类岩石材料标准试样的制备精度。

技术研发人员：陈梁;茅献彪;安超;时旭阳;郝阳;李明;陈彦龙;崔灿;吴鹏
受保护的技术使用者：中国矿业大学
技术研发日：2017.08.16
技术公布日：2017.11.10