动静力学相似模拟试验预制裂隙组合试模的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种动静力学相似模拟试验预制裂隙组合试模。本发明的技术要点是：凸式圆盘底座之上通过台阶止口配合依次与下层动力学试样圆模、中层动力学试样圆模、上层动力学试样圆模叠加，凸式圆盘底座与各试样圆模之间通过其侧面同向设置的垂直卡槽和垂直螺栓垂直向紧固连接；下层动力学试样圆模、中层动力学试样圆模、上层动力学试样圆模均为半圆形组合结构，它们分别通过其各自侧面同向设置的水平卡槽和水平螺栓将两个半圆形水平向紧固连接；中层动力学试样圆模上布置有若干预制裂隙口。本发明是能够根据需要制作高径比不同的动静力学标准试样并能对试样预制裂隙，操作简单，组合方式灵活，制作试样质量高，节省试模成本。
【专利说明】动静力学相似模拟试验预制裂隙组合试模
【技术领域】
[0001]本发明属于岩体相似模拟试验用的模具领域，具体涉及一种能制备动静力学试验所需标准试样和含预制裂隙标准试样的组合试模。
【背景技术】
[0002]相似材料模拟试验是常用且有效的矿山岩体工程研究方法，比现场试验的人力和物力耗费都少。在相似模拟试验过程中，须制作标准圆柱形状的试样进行动力学和静力学试验，同时，地下岩体内部含有大量裂隙，常常需要在标准试样表面和内部预制裂隙来研究裂隙对相似材料试样动静力学特性的影响。动力学标准试样直径通常为50_的圆柱体，高径比为1:1或1:2，静力学标准试样直径通常亦为50mm的圆柱体，但高径比为2:1。目前要做动静力学试验，主要有两种方法制作标准试样，一种是浇注更大尺寸的方形块体，能过钻芯、切割、磨面来制做，这种方法费时费力，如果相似材料强度低时，根本无法钻切；另一种是制作试样模具，静力学试样和动力学试样模具分别单独配置，即分别制作高径比为1:1和高径比为2:1的模具，目前尚无高径比1:2的试样模具，且模具都不具备在标准试样中预制裂隙的功能。
【发明内容】
[0003]为了解决上述技术问题，本发明提供一种具有能制备动静力学试验所需标准试样和含预制裂隙标准试样的多功能组合试模，具体技术方案是:
[0004]该动静力学相似模拟试验预制裂隙组合试模，它包括凸式圆盘底座、下层动力学试样圆模、中层动力学试样圆模、上层动力学试样圆模；所述凸式圆盘底座之上通过台阶止口配合依次与下层动力学试样圆模、中层动力学试样圆模、上层动力学试样圆模叠加形成组合试模，凸式圆盘底座与各试样圆模之间通过其侧面同向设置的垂直卡槽和垂直螺栓垂直向紧固连接；下层动力学试样圆模、中层动力学试样圆模、上层动力学试样圆模均为半圆形组合结构，它们分别通过其各自侧面同向设置的水平卡槽和水平螺栓将两个半圆形水平向紧固连接；所述上层动力学试样圆模和下层动力学试样圆模的高径比均为1:2，所述中层动力学试样圆模的高径比为1:1，中层动力学试样圆模上布置有若干预制裂隙口。
[0005]具体地说，所述凸式圆盘底座、下层动力学试样圆模、中层动力学试样圆模、上层动力学试样圆模各自相对的两个侧面分别设置有一个垂直卡槽，垂直卡槽为U型卡槽；凸式圆盘底座、下层动力学试样圆模、中层动力学试样圆模和上层动力学试样圆模同向侧面的垂直卡槽通过垂直螺栓垂直向紧固连接，垂直螺栓的底部和凸式圆盘底座的垂直卡槽上设有销孔和插销，垂直螺栓的顶部通过螺纹连接有旋扭。
[0006]具体地说，所述下层动力学试样圆模、中层动力学试样圆模、上层动力学试样圆模各自的两个半圆形的两个开口端侧面分别设置有一个水平卡槽，水平卡槽为U型卡槽；下层动力学试样圆模、中层动力学试样圆模、上层动力学试样圆模各自的两个半圆形的同向开口端侧面的水平卡槽两两通过水平螺栓将两个半圆形水平向紧固连接，水平螺栓的一端和其中一个水平卡槽上设有销孔和插销，水平螺栓的另一端通过螺纹连接有旋扭；所述两个半圆形的开口端面通过台阶止口咬合。
[0007]具体地说，所述凸式圆盘底座的顶面为凸式台阶止口，下层动力学试样圆模的底面是与该凸式台阶止口相配合的凹式台阶止口 ；中层动力学试样圆模和上层动力学试样圆模的底面是与下层动力学试样圆模的底面相同的凹式台阶止口 ；下层动力学试样圆模的顶面和中层动力学试样圆模的顶面是与凸式圆盘底座的项面相同的凸式台阶止口。
[0008]具体地说，所述下层动力学试样圆模、中层动力学试样圆模、上层动力学试样圆模的内直径均为50mm，所述中层动力学试样圆模上的预制裂隙口呈多角度布置。
[0009]本发明的动静力学相似模拟试验预制裂隙组合试模，结构简单，解决了动力学标准试样制作和预制裂隙等难题，易安装拆卸，基本不会因为拆卸导致试样的损坏，提高了试样成型质量，确保动静力学强度、弹性模量等技术参数的检测结果。另外，本发明是能够根据需要制作高径比1:1和高径比1:2的动力学标准试样、高径比2:1静力学标准试样并能对试样预制裂隙的多功能组合试模，操作简单，组合方式灵活，制作试样质量高，节省试模成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本发明实施例1的整体组合结构示意图。
[0011]图2是图1沿垂直螺栓中心半剖的剖面图。
[0012]图3是图1沿两个半圆形开口端咬合处中心半剖的剖面图。
[0013]图4是图1的水平剖面结构示意图。
[0014]图5是本发明实施例2沿两个半圆形开口端咬合处中心半剖的剖面图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的描述。
[0016]实施例1:
[0017]参见图1至图4，本实施例由凸式圆盘底座1、下层动力学试样圆模4、中层动力学试样圆模3、上层动力学试样圆模2通过台阶止口配合依次叠加形成组合试模；由图2和图3可看到，凸式圆盘底座I的顶面为凸式台阶止口，下层动力学试样圆模4的底面是与凸式圆盘底座I的凸式台阶止口相配合的凹式台阶止口，中层动力学试样圆模3和上层动力学试样圆模2的底面是与下层动力学试样圆模4的底面相同的凹式台阶止口，下层动力学试样圆模4的顶面和中层动力学试样圆模3的顶面是与凸式圆盘底座4的项面相同的凸式台阶止口。
[0018]由图1、图2、图4可见，凸式圆盘底座1、下层动力学试样圆模4、中层动力学试样圆模3、上层动力学试样圆模2各自相对的两个侧面分别设置有一个垂直卡槽8,垂直卡槽8为U型卡槽；凸式圆盘底座1、下层动力学试样圆模4、中层动力学试样圆模3和上层动力学试样圆模2同向侧面的垂直卡槽8通过垂直螺栓5垂直向紧固连接，垂直螺栓5的底部和凸式圆盘底座I的垂直卡槽上8设有销孔和插销11，垂直螺栓5的顶部通过螺纹连接有旋扭12。
[0019]由图1、图3、图4可见，下层动力学试样圆模4、中层动力学试样圆模3、上层动力学试样圆模2均为半圆形组合结构，下层动力学试样圆模4、中层动力学试样圆模3、上层动力学试样圆模2各自的两个半圆形的两个开口端侧面分别设置有一个水平卡槽9，水平卡槽9为U型卡槽；下层动力学试样圆模4、中层动力学试样圆模3、上层动力学试样圆模2各自的两个半圆形的同向开口端侧面的水平卡槽9两两通过水平螺栓6将两个半圆形水平向紧固连接，水平螺栓6的一端和其中一个水平卡槽9上设有销孔和插销13，水平螺栓6的另一端通过螺纹连接有旋扭7 ;从图4中可见，两个半圆形的开口端面通过台阶止口咬合。
[0020]本实施例中，上层动力学试样圆模2和下层动力学试样圆模4的高径比均为1:2，中层动力学试样圆模3的高径比为1:1 ;下层动力学试样圆模4、中层动力学试样圆模3、上层动力学试样圆模2的内直径均为50mm，因此，本实施例的组合试模的高径比是2: 1，符合静力学标准试样直径为50mm、高径比为2:1的圆柱体的要求。由图1至图3中可见，中层动力学试样圆模3上布置有若干预制裂隙口 10，预制裂隙口 10呈多角度布置，因此，也具备在标准试样中预制裂隙的功能。
[0021]本实施例的组合试模，整体可采用金属或强度高的非金属材料制成，需根据试样的高度加工对应长度的垂直螺栓5。本实施例的使用过程如下:
[0022]首先将水平螺栓6安装于具有插销13的水平卡槽9，分别将上、中、下层圆模的水平卡槽9两两对齐，水平螺栓6水平置于两对水平卡槽9的卡槽内，旋紧水平螺栓6上的旋扭7，使各层圆模的两个半圆形模板接合紧密，防止接头处渗浆；将上、中、下层圆模依次叠放在凸式圆盘底座I上，将各层圆模的两侧垂直卡槽8中心对齐，将两根垂直螺栓5安装于具有插销11的底座I的垂直卡槽8上，将两根垂直螺栓5分别垂直置于两侧垂直卡槽8的中心，旋紧垂直螺栓5上的旋扭12，使各层圆模和底座I叠加紧密，以防止振动成型相似材料时试模松动漏浆；将所有预制裂隙口 10用锡箔纸封住，振实相似材料后，用薄铁片从想要的预制裂隙口 10插入相似材料中，足够的养护时间之后，取出薄铁片并拆模，即得到具有预制裂隙的标准静力学试样。
[0023]实施例2:
[0024]参见图5，本实施例是在实施例1的基础上变化的，即将实施例1中的上层动力学试样圆模2和下层动力学试样圆模4拆卸掉，直接将中层动力学试样圆模3叠放在凸式圆盘底座I之上，从而形成了高径比为1:1的试模，符合动力学标准试样直径为50mm、高径比为1:1的圆柱体的要求，并且也具备在标准试样中预制裂隙的功能。
[0025]本实施例的使用过程如下:
[0026]取中层动力学试样圆模3，与实施例1类似，用水平螺栓6和旋扭7旋紧两个半圆形模板，将中层动力学试样圆模3叠放在凸式圆盘底座I上，用垂直螺栓5和旋扭12将中层动力学试样圆模3和凸式圆盘底座I旋紧；与实施例1类似，用薄铁片预制裂隙，得到具有预制裂隙的标准动力学试样。
[0027]本发明是一种动静力学相似模拟试验预制裂隙组合试模，该试模能根据需要制作高径比1:1和高径比1:2的动力学标准试样、高径比2:1的静力学标准试样并能对试样预制裂隙，操作简单，组合方式灵活，制作试样质量高，节省试模成本。
[0028]以上实施例并非本发明的全部内容，只是本发明的两种不同的较好推广例，一切在本发明精神范围内所做的等同替换或变化，都将在本发明保护范围以内。
【权利要求】
1.一种动静力学相似模拟试验预制裂隙组合试模，其特征在于:它包括凸式圆盘底座、下层动力学试样圆模、中层动力学试样圆模、上层动力学试样圆模；所述凸式圆盘底座之上通过台阶止口配合依次与下层动力学试样圆模、中层动力学试样圆模、上层动力学试样圆模叠加形成组合试模，凸式圆盘底座与各试样圆模之间通过其侧面同向设置的垂直卡槽和垂直螺栓垂直向紧固连接；下层动力学试样圆模、中层动力学试样圆模、上层动力学试样圆模均为半圆形组合结构，它们分别通过其各自侧面同向设置的水平卡槽和水平螺栓将两个半圆形水平向紧固连接；所述上层动力学试样圆模和下层动力学试样圆模的高径比均为1:2，所述中层动力学试样圆模的高径比为1:1，中层动力学试样圆模上布置有若干预制裂隙口。
2.根据权利要求1所述动静力学相似模拟试验预制裂隙组合试模，其特征在于:所述凸式圆盘底座、下层动力学试样圆模、中层动力学试样圆模、上层动力学试样圆模各自相对的两个侧面分别设置有一个垂直卡槽，垂直卡槽为U型卡槽；凸式圆盘底座、下层动力学试样圆模、中层动力学试样圆模和上层动力学试样圆模同向侧面的垂直卡槽通过垂直螺栓垂直向紧固连接，垂直螺栓的底部和凸式圆盘底座的垂直卡槽上设有销孔和插销，垂直螺栓的顶部通过螺纹连接有旋扭。
3.根据权利要求1所述动静力学相似模拟试验预制裂隙组合试模，其特征在于:所述下层动力学试样圆模、中层动力学试样圆模、上层动力学试样圆模各自的两个半圆形的两个开口端侧面分别设置有一个水平卡槽，水平卡槽为U型卡槽；下层动力学试样圆模、中层动力学试样圆模、上层动力学试样圆模各自的两个半圆形的同向开口端侧面的水平卡槽两两通过水平螺栓将两个半圆形水平向紧固连接，水平螺栓的一端和其中一个水平卡槽上设有销孔和插销，水平螺栓的另一端通过螺纹连接有旋扭；所述两个半圆形的开口端面通过台阶止口咬合。
4.根据权利要求1所述动静力学相似模拟试验预制裂隙组合试模，其特征在于:所述凸式圆盘底座的顶面为凸式台阶止口，下层动力学试样圆模的底面是与该凸式台阶止口相配合的凹式台阶止口 ；中层动力学试样圆模和上层动力学试样圆模的底面是与下层动力学试样圆模的底面相同的凹式台阶止口 ；下层动力学试样圆模的顶面和中层动力学试样圆模的顶面是与凸式圆盘底座的项面相同的凸式台阶止口。
5.根据权利要求1所述动静力学相似模拟试验预制裂隙组合试模，其特征在于:所述下层动力学试样圆模、中层动力学试样圆模、上层动力学试样圆模的内直径均为50mm,所述中层动力学试样圆模上的预制裂隙口呈多角度布置。
【文档编号】G01N1/28GK104020028SQ201410249582
【公开日】2014年9月3日 申请日期:2014年6月6日 优先权日:2014年6月6日
【发明者】王斌, 曾泽民, 曾国正, 陈仲之, 贾古宁, 万文, 斐云龙, 刘加柱 申请人:湖南科技大学