一种制作预制充填裂隙和非充填裂隙巴西圆盘试样的模具及方法与流程

本发明涉及到含预制裂隙类岩石材料力学行为的研究领域，特别涉及到含预制充填裂隙和非充填裂隙巴西圆盘试样的巴西劈裂力学行为研究。

背景技术：

在采矿工程、地下隧道工程、水利工程、交通运输工程、石油开采和核废料地下深埋工程等岩土工程中，岩石力学性质是这些工程开挖和建设中的重要问题。岩体在经历了漫长的地质构造作用后，内部产生了很大的内应力，具有各种规模的不连续面。随着岩体尺度的增加，岩体从完整岩石向节理裂隙化岩石的转化，因此裂隙岩石是矿山、水利、石油、核废料存储等各种岩石工程中经常遇到的一种复杂介质。在岩石中由于断续裂隙等的存在导致缺陷处的抗拉强度降低甚至没有抗拉强度，而抗压强度也只有完整岩石的10％-50％。大量的工程实践表明，岩石工程的失稳破坏，通常是由于内部裂隙的张开、起裂、扩展以及贯通而产生新的剪切滑动面所引起的。定量地研究岩体的力学性质(而不是岩石力学性质)试验，主要是通过现场大型原位试验进行，这常常是工期长、投资大的工作。另一方面，已经认识到岩体的结构特性(节理、裂隙特性)是控制岩体变形、破坏等力学特性的根本因素。而通过室内模拟试验把岩体的结构特征和赋存环境，以及岩体的工程作用力学模型统一在室内的模拟试验中去，模拟工程岩体的变形、破坏过程和机理，是近年来运用于研究节理裂隙岩体的一种行之有效的方法。

技术实现要素：

为制作含充填和非充填巴西圆盘试样，本发明提供一种制作预制充填裂隙和非充填裂隙巴西圆盘试样的模具及方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种制作预制充填裂隙和非充填裂隙巴西圆盘试样的模具，包括底座和钢模，所述底座包括上下两个部分，上下两个部分均为圆柱状，且上部分的横截面积小于下部分，上下两个部分都设置有贯通的预制缝隙；所述钢模为一个内部设置有圆柱形空心的柱状结构，其内部的圆柱形空心与底座的上部分相适配，使钢模能够套在底座的上部分上。

所述钢模纵向分为两部分，连接处设置有楔形接口，钢模的两部分通过螺杆组合在一起。

所述底座通过3d打印制作而成。

一种制作含充填和非充填裂隙巴西圆盘的方法，包括以下步骤：

(1)通过3d打印得到具有预制裂缝的底座；

(2)将云母片插入到底座的预制裂缝中；

(3)将钢模放置在底座上，并用螺杆将钢模固定；

(4)在钢模中倒入砂浆，并充分振捣；

(5)如若制作含非充填裂隙巴西圆盘试样，待砂浆初凝后，拔出云母片；

如若制作含充填裂隙巴西圆盘试样，则将云母片留在试样内，充当充填材料；

(6)待砂浆终凝后，拆开钢模，将得到的圆柱形试样取出；

(7)养护结束后，将圆柱形试样切割、打磨，最终制作成巴西圆盘试样。

有益效果：本发明提供的制作预制充填裂隙和非充填裂隙巴西圆盘的模具及方法，能够制作出含充填和非充填巴西圆盘试样。实践证明该模具及方法简单易行，通过切割圆柱体的方式一定程度上降低了试样的离散性，试验效果较好。

附图说明

图1为底座的结构示意图；

图2为底座中插入云母片的示意图；

图3为钢模的一部分放置在底座上的示意图；

图4为钢模放置在底座上并通过螺杆固定后的示意图；

图5为切割养护结束的含预制裂隙的圆柱体示意图；

图6为切割打磨后含预制裂隙巴西圆盘试样示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

图1-6，本发明的制作预制充填裂隙和非充填裂隙巴西圆盘试样的模具，包括底座1和钢模2。

底座1包括上下两个部分，上下两个部分均为圆柱状，且上部分的横截面积小于下部分，上部分起到固定钢模、防止砂浆流出的作用，下部分起到稳定试样、并在拔云母片时提供阻力的作用；上下两个部分都设置有贯通的预制缝隙5，方便云母片的插拔；底座1通过3d打印制作而成。

钢模2为一个内部设置有圆柱形空心的柱状结构，其内部的圆柱形空心与底座1的上部分相适配，使钢模2能够套在底座1的上部分上。钢模2纵向分为两部分，连接处设置有楔形接口，起到密封砂浆的作用，钢模2的两部分通过螺杆4组合在一起。

一种制作含充填和非充填裂隙巴西圆盘的方法，包括以下步骤：

(1)通过cad建模，并结合3d打印制作具有预制裂缝5的底座1，如图1；可制作不同裂隙尺寸和不同裂缝倾角的底座；

(2)将云母片3插入到底座的预制裂缝5中，如图2；

(3)将钢模2放置在底座1上，并用螺杆4将钢模2固定，如图3和4；

(4)在钢模2中倒入砂浆，并充分振捣；

(5)如若制作含非充填裂隙巴西圆盘试样，待砂浆初凝后，拔出云母片3；

如若制作含充填裂隙巴西圆盘试样，则将云母片3留在试样内，充当充填材料；

(6)待砂浆终凝后，拆开钢模2，将得到的圆柱形试样取出；

(7)养护结束后，将圆柱形试样切割，如图5，并将切割后的试样打磨，最终制作成厚度为25mm，直径为50mm的巴西圆盘试样，如图6。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种制作预制充填裂隙和非充填裂隙巴西圆盘试样的模具及方法，该模具包括底座和钢模，所述底座包括上下两个部分，上下两个部分均为圆柱状，且上部分的横截面积小于下部分，上下两个部分都设置有贯通的预制缝隙；所述钢模为一个内部设置有圆柱形空心的柱状结构，其内部的圆柱形空心与底座的上部分相适配，使钢模能够套在底座的上部分上。本发明提供的制作预制充填裂隙和非充填裂隙巴西圆盘的模具及方法，能够制作出含充填和非充填巴西圆盘试样。实践证明该模具及方法简单易行，通过切割圆柱体的方式一定程度上降低了试样的离散性，试验效果较好。

技术研发人员：杨圣奇;田文岭;黄彦华
受保护的技术使用者：中国矿业大学
技术研发日：2017.10.23
技术公布日：2018.03.09