一種制作模擬原巖表面形態(tài)結(jié)構(gòu)面的模具的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及制作模擬原巖表面形態(tài)結(jié)構(gòu)面的模具，包括矩形空心體的模具本體和模板，本體內(nèi)壁設(shè)有對(duì)稱的大小插槽，內(nèi)壁兩側(cè)邊設(shè)小插槽，其余大小插槽間隔設(shè)置；模板有曲面模板和光面模板，與本體內(nèi)大小插槽配套使用；曲面模板插在大插槽中，光面模板插在小插槽中。曲面模板兩側(cè)面帶有原巖表面形態(tài)結(jié)構(gòu)面常用barton曲線，每塊曲面模板兩側(cè)曲線結(jié)構(gòu)相同。使用時(shí)選需要的曲面模板插入大插槽，及插光面模板；將配置并攪勻的原料倒入本體的空腔中，制成與原巖結(jié)構(gòu)面力學(xué)性質(zhì)相似的結(jié)構(gòu)面模型，每塊曲面模板兩側(cè)制成的模型作為上下盤，可代替巖石結(jié)構(gòu)面進(jìn)行直剪試驗(yàn)。本模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易操作，可得到典型的barton表面形態(tài)的結(jié)構(gòu)面模型。
【專利說明】一種制作模擬原巖表面形態(tài)結(jié)構(gòu)面的模具

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種制作模擬原巖表面形態(tài)結(jié)構(gòu)面的模具，具體地說是涉及一種在巖石力學(xué)試驗(yàn)中用于制作模擬barton經(jīng)典表面形態(tài)巖石結(jié)構(gòu)面所用的模具，適用于地質(zhì)工程中采用結(jié)構(gòu)面進(jìn)行粗糙度系數(shù)工程設(shè)計(jì)參數(shù)的確定。

【背景技術(shù)】
[0002]巖體結(jié)構(gòu)面是指地質(zhì)歷史發(fā)展過程中，在巖體內(nèi)形成的具有一定延伸方向和長(zhǎng)度，厚度相對(duì)較小的地質(zhì)界面或帶，包括層理、節(jié)理面、不整合面等等。由于結(jié)構(gòu)面的存在，極大地破壞了巖體的連續(xù)性和完整性，削弱了工程巖體的力學(xué)性質(zhì)及其穩(wěn)定性。因而，對(duì)巖體結(jié)構(gòu)面的有關(guān)性質(zhì)就必須加以研究。
[0003]巖體結(jié)構(gòu)面中抗剪強(qiáng)度參數(shù)是工程巖體穩(wěn)定性分析和加固治理方案設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)，一般通過試驗(yàn)得到結(jié)構(gòu)面的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，主要為原位剪切試驗(yàn)和室內(nèi)直剪試驗(yàn)，然而，現(xiàn)實(shí)情況是這兩種方法均存在不足之處。
[0004]原位剪切試驗(yàn)不足之處:⑴試驗(yàn)設(shè)備笨重、操作復(fù)雜、工期長(zhǎng)、費(fèi)用高#)原位測(cè)試的試件的性質(zhì)也僅僅是代表一定范圍內(nèi)的巖體結(jié)構(gòu)面性質(zhì)，需要進(jìn)行多次試驗(yàn)。
[0005]與之相對(duì)應(yīng)的室內(nèi)直剪試驗(yàn)也存在許多難以克服的缺陷:(1)由于巖體內(nèi)部的復(fù)雜性，要想多次完整地獲得同一結(jié)構(gòu)面的試樣十分不易。⑵室內(nèi)結(jié)構(gòu)面的試驗(yàn)需要進(jìn)行大量試驗(yàn)，而同時(shí)，試驗(yàn)是破壞性試驗(yàn)，試樣不能重復(fù)利用，對(duì)于原本取樣就困難的結(jié)構(gòu)面來說，無疑增加更多取樣的難度。⑶原巖結(jié)構(gòu)面取樣的費(fèi)用較高，不易運(yùn)輸，難以滿足大量工程試驗(yàn)的需要。⑷原巖結(jié)構(gòu)面表面形態(tài)在自然界中是按照地質(zhì)歷史時(shí)期產(chǎn)生，在研究表面形態(tài)對(duì)抗剪強(qiáng)度影響時(shí)，難以獲取理想的表面形態(tài)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的直剪試驗(yàn)結(jié)構(gòu)面試樣制作的費(fèi)用高、操作復(fù)雜、結(jié)果不可靠、表面形態(tài)不具有代表性等缺點(diǎn)，而提供一種原理明確，操作簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，使用效果好的制作模擬原巖表面形態(tài)結(jié)構(gòu)面的模具。
[0007]本實(shí)用新型為了實(shí)現(xiàn)上述目的，所采用的技術(shù)方案為:提供一種制作模擬原巖表面形態(tài)結(jié)構(gòu)面的模具，包括模具本體和模板，所述的模具本體為一個(gè)矩形空心體，矩形空心體的內(nèi)壁有一相對(duì)的兩側(cè)設(shè)有對(duì)稱的插槽，插槽有大小插槽兩種，矩形空心體的內(nèi)壁兩側(cè)邊設(shè)置小插槽，其余小插槽與大插槽間隔設(shè)置，模具本體外壁上設(shè)有方便搬運(yùn)的把手；所述的模板有兩種，為曲面模板和光面模板，曲面模板和光面模板與所述模具本體的大小插槽配套使用；所述的兩種模板整體四個(gè)邊框構(gòu)成矩形體，兩種模板對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度、寬度相同，兩種模板的長(zhǎng)度均大于或等于模具本體的高度，兩種模板的寬度均小于或等于模具本體中對(duì)應(yīng)兩插槽間的距離；曲面模板兩側(cè)立面為帶有曲線的結(jié)構(gòu)，光面模板的兩側(cè)立面是平面結(jié)構(gòu)。
[0008]所述的曲面模板使用時(shí)插在模具本體的大插槽中，光面模板插在小插槽中。
[0009]所述的曲面模板至少設(shè)有10塊，形成常用barton曲線系列結(jié)構(gòu)，包括帶有
O≤ JRC < 2、2 ≤ JRC < 4、4 ≤JRC < 6、6 ≤ JRC < 8、8 ≤JRC < 10、10 ≤JRC < 12、12 ≤JRC < 14、14 ≤JRC < 16,16 ≤ JRC < 18,18 ≤ JRC ≤ 20 的原巖表面形態(tài)結(jié)構(gòu)面曲線的結(jié)構(gòu)。
[0010]所述的每一塊曲面模板兩側(cè)立面帶有的都是相同的一種原巖表面形態(tài)結(jié)構(gòu)面barton曲線結(jié)構(gòu)，通過每一塊曲面模板兩側(cè)制成的模型作為高度吻合的上下盤模型。
[0011]所述的曲面模板和光面模板上部?jī)蓚?cè)面均設(shè)有便于抓手的淺坑。
[0012]本實(shí)用新型中所述的光面模板為規(guī)則長(zhǎng)方體板。所述的至少10塊曲面模板是基于典型的barton結(jié)構(gòu)面曲線，是巖石力學(xué)界中最具有代表性的結(jié)構(gòu)面表面形態(tài)。
[0013]本實(shí)用新型提供的模具，可制作高度吻合的上下盤模型。在進(jìn)行相似模擬結(jié)構(gòu)面表面形態(tài)制作過程中使用模具本體，插入barton曲面模板和光面模板后，將包括砂石、水泥、水、微硅粉和高效減水劑的原材料按需要配比稱量好，原料經(jīng)攪拌均勻，制成與原巖結(jié)構(gòu)面力學(xué)性質(zhì)相似的結(jié)構(gòu)面模型，用以代替巖石結(jié)構(gòu)面進(jìn)行抗剪強(qiáng)度直剪試驗(yàn)。
[0014]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0015]1、本實(shí)用新型的每一塊曲面模板兩側(cè)立面帶有的都是相同的一種原巖表面形態(tài)結(jié)構(gòu)面barton曲線結(jié)構(gòu)，通過每一塊曲面模板兩側(cè)制成的模型可作為上下盤模型，都具有高度的吻合性。
[0016]2、本實(shí)用新型的模具原理簡(jiǎn)單易懂，多種表面形態(tài)的結(jié)構(gòu)面可以通過變換曲面模板即可完成，也即只需一個(gè)模具本體。由于不需要制作很多模具本體，可以節(jié)約制作模具的總成本及減少堆放和保管很多模具問題。
[0017]3、本實(shí)用新型的模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，便于攜帶、方便操作、易于拆卸，使用本模具可得到典型的barton表面形態(tài)的結(jié)構(gòu)面，也可以用于制作異性層面巖體，即兩側(cè)物理力學(xué)特性不同的巖體模型。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型中的模具本體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為本實(shí)用新型其中的一塊barton曲面模板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖3為本實(shí)用新型中光面模板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖4為本實(shí)用新型中制作的10塊曲面模板對(duì)應(yīng)的巖石力學(xué)中典型barton結(jié)構(gòu)面系列的曲線和編號(hào)。
[0022]上述圖中:1_模具本體、2-大插槽、3-小插槽、4-把手、5-曲面模板、6-光面模板、7-淺坑。

【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做詳細(xì)具體的說明，但是本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于以下實(shí)施例。
[0024]實(shí)施例1:本實(shí)用新型提供的一種制作模擬原巖表面形態(tài)結(jié)構(gòu)面的模具，其結(jié)構(gòu)如圖1、2、3所示，包括模具本體I和模板，本實(shí)施例的模具本體I為一個(gè)外觀高130mm、寬140mm，長(zhǎng)220mm的矩形空心體，參見圖1，矩形空心體的內(nèi)壁在長(zhǎng)度方向兩側(cè)設(shè)有對(duì)稱的插槽，插槽有大插槽2和小插槽3兩種，矩形空心體的內(nèi)壁兩側(cè)邊設(shè)置小插槽3，其余的小插槽3與大插槽2間隔設(shè)置，模具本體I外壁上設(shè)有方便搬運(yùn)的把手4 ;所述的模板有兩種，為曲面模板5和光面模板6,曲面模板5和光面模板6與所述模具本體I中的大小插槽配套使用；曲面模板5插在模具本體I的大插槽2中，光面模板6插在小插槽3中。所述的曲面模板5和光面模板6整體四個(gè)邊框構(gòu)成矩形體，兩種模板的長(zhǎng)度均為160mm，兩種模板的寬度均為116mm。參見圖2、3，曲面模板兩側(cè)立面為帶有曲線的結(jié)構(gòu)，光面模板6的兩側(cè)立面是平面結(jié)構(gòu)，所述的曲面模板5和光面模板6上部?jī)蓚?cè)面均設(shè)有便于抓手的淺坑7。
[0025]應(yīng)用本實(shí)用新型提供的模具，制作模擬原巖表面形態(tài)結(jié)構(gòu)面，其制作過程是:
[0026]1、將本實(shí)用新型的模具準(zhǔn)備好，模具本體I為空心體內(nèi)壁兩側(cè)設(shè)有5個(gè)對(duì)稱的插槽，其中有兩個(gè)大插槽2和三個(gè)小插槽3，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要，對(duì)應(yīng)圖4中的曲線找出相應(yīng)的兩塊曲面模板5，如曲面模板編號(hào)為C、G，對(duì)應(yīng)的是4≤JRC < 6,12 ≤ JRC < 14兩種曲線結(jié)構(gòu)面。
[0027]2、將找出的編號(hào)為C、G的兩塊曲面模板和三塊光面模板6分別涂黃油，然后分別將C、G的兩塊曲面模板插入模具本體I的兩個(gè)大插槽2中，將三塊光面模板6分別插入小插槽3中，完成模具的組裝。
[0028]3、根據(jù)相似原理，按巖石強(qiáng)度設(shè)計(jì)混凝土的配合比，按配合比將稱量好的混凝土原材料拌勻，倒入攪拌機(jī)中充分?jǐn)嚢韬螅谷肽＞弑倔wI與模板間的空間中，左右兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行澆筑，與此同時(shí)，打開振動(dòng)臺(tái)對(duì)混凝土進(jìn)行震實(shí)。
[0029]4、對(duì)結(jié)構(gòu)面模型在20°C下進(jìn)行室內(nèi)養(yǎng)護(hù)24小時(shí)。
[0030]5、將表面光滑的光面模板6從模具本體I中先抽出，使所有制作的模型都向空隙處稍做移動(dòng)后，再把兩塊曲面模板5分別抽出，把制作的4塊原巖表面形態(tài)結(jié)構(gòu)面模型取出，放在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)繼續(xù)養(yǎng)護(hù)。
[0031]6、編號(hào)為C、G的兩塊曲面模板均制得與原狀結(jié)構(gòu)面表面形態(tài)一致，且上下盤吻合度高的結(jié)構(gòu)面模型，即得到所需的兩種barton典型結(jié)構(gòu)面。經(jīng)過循環(huán)制作，用于進(jìn)行巖石力學(xué)試驗(yàn)。
[0032]實(shí)施例2:按照本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)思路，本實(shí)用新型提供的一種制作模擬原巖表面形態(tài)結(jié)構(gòu)面的模具，其結(jié)構(gòu)基本上與實(shí)施例1相同，包括模具本體I和模板，所述的模具本體I為一個(gè)矩形空心體，矩形空心體的內(nèi)壁的插槽中，內(nèi)壁兩側(cè)邊設(shè)置小插槽3。其余的是小插槽3與大插槽2間隔設(shè)置，不同的是，共有三個(gè)大插槽2，四個(gè)小插槽3，制作模擬原巖表面形態(tài)結(jié)構(gòu)模型時(shí)，其過程與實(shí)施例1相同，制作出的是3對(duì)結(jié)構(gòu)面表面形態(tài)一致，且上下盤吻合度高的結(jié)構(gòu)面模型。這樣模具一次制作出的結(jié)構(gòu)面模型數(shù)量更多。
[0033]本實(shí)用新型模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小便于攜帶、操作方便、易于拆卸、制作模型效率高，可得到多種典型的barton表面形態(tài)的結(jié)構(gòu)面模型，用于進(jìn)行試驗(yàn)研究，可縮短試驗(yàn)周期。本實(shí)用新型的模具具有良好的推廣應(yīng)用前景。
【權(quán)利要求】
1.一種制作模擬原巖表面形態(tài)結(jié)構(gòu)面的模具，包括模具本體和模板，其特征在于:所述的模具本體為一個(gè)矩形空心體，矩形空心體的內(nèi)壁有一相對(duì)的兩側(cè)設(shè)有對(duì)稱的插槽，插槽有大小插槽兩種，矩形空心體的內(nèi)壁兩側(cè)邊設(shè)置小插槽，其余小插槽與大插槽間隔設(shè)置，模具本體外壁上設(shè)有方便搬運(yùn)的把手；所述的模板有兩種，為曲面模板和光面模板，曲面模板和光面模板與所述模具本體的大小插槽配套使用；所述的兩種模板整體四個(gè)邊框構(gòu)成矩形體，兩種模板對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度、寬度相同，兩種模板的長(zhǎng)度均大于或等于模具本體的高度，兩種模板的寬度均小于或等于模具本體中對(duì)應(yīng)兩插槽間的距離；曲面模板兩側(cè)立面為帶有曲線的結(jié)構(gòu)，光面模板的兩側(cè)立面是平面結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作模擬原巖表面形態(tài)結(jié)構(gòu)面的模具，其特征在于:所述的曲面模板使用時(shí)插在模具本體的大插槽中，光面模板插在小插槽中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作模擬原巖表面形態(tài)結(jié)構(gòu)面的模具，其特征在于:所述的曲面模板至少設(shè)有10塊，形成常用barton曲線系列結(jié)構(gòu)，包括帶有O < JRC < 2、2 ≤ JRC<4、4 ≤ JRC < 6、6 ≤JRC < 8、8 ≤JRC < 10、10≤ JRC < 12、12≤JRC < 14、14 ≤ JRC<16,16 ≤ JRC < 18、18≤JRC≤20的原巖表面形態(tài)結(jié)構(gòu)面曲線的結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作模擬原巖表面形態(tài)結(jié)構(gòu)面的模具，其特征在于:所述的每一塊曲面模板兩側(cè)立面帶有的都是相同的一種原巖表面形態(tài)結(jié)構(gòu)面barton曲線結(jié)構(gòu)，通過每一塊曲面模板兩側(cè)制成的模型作為高度吻合的上下盤模型。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作模擬原巖表面形態(tài)結(jié)構(gòu)面的模具，其特征在于:所述的曲面模板和光面模板上部?jī)蓚?cè)面均設(shè)有便于抓手的淺坑。
【文檔編號(hào)】G01N1/28GK203858145SQ201420291094
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月3日
【發(fā)明者】方堃, 吳瓊, 江強(qiáng)強(qiáng), 葉夢(mèng)杰, 陳會(huì)行, 胡建, 楊曉慶, 王建玲 申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）