一种含有软弱夹层且具有多种侧限约束形式的一体化结构面模型制作方法技术

一种含有软弱夹层且具有多种侧限约束形式的一体化结构面试样的制作方法，包括如下步骤：(1)选择结构面面板形态；(2)放置底板；(3)安装左前侧板、左后侧板、右前侧板和右后侧板；(4)安装左侧板和右侧板；(5)安装底部伸缩板；(6)安装侧部伸缩板；(7)安装顶部伸缩板；(8)安装左侧结构面面板和右侧结构面面板；(9)涂脱模剂；(10)浇筑试样材料；(11)试样振捣密实；(12)拆除结构面面板；(13)浇筑软弱夹层材料；(14)软弱夹层振捣密实；(15)拆模；(16)养护。本发明专利技术能解决软弱夹层的铺设困难以及软弱夹层多种侧限约束的难题，在直剪试验过程中能够实现先法向加载再水平向加载的试验条件。

【技术实现步骤摘要】
一种含有软弱夹层且具有多种侧限约束形式的一体化结构面模型制作方法
本专利技术涉及直剪试验结构面模型制作模具的
，尤其是一种含有软弱夹层且具有多种侧限约束形式的一体化结构面模型制作方法。
技术介绍
结构面对工程中岩体稳定性有着控制性的影响，尤其是含有软弱夹层的软弱结构面。软弱结构面是岩体中具有一定厚度的软弱带，与相邻两侧的岩体相比具有高压缩、低强度等特征，其通常控制着岩体的变形及稳定性。在实际的工程项目中，往往是由于软弱夹层的存在导致事故频发，造成了严重的生命财产损失，因此，通过直剪试验获得含软弱夹层结构面力学特性研究就显得尤为重要。获取含软弱夹层的岩体结构面试样通常有野外现场取样和室内制作两种手段。野外现场获取含有软弱夹层的原岩结构面试样时存在如下不足：1)软弱夹层易扰动，难以获得与现场所处状态相一致的含有软弱夹层的原岩体结构面试样；2)现场难以获取与含软弱夹层的原岩结构面性质近似一致的多组试样，无法通过多组试样的直剪试验获得结构面力学指标；3)现场取样存在难度大、费用高、取样周期长、风险高等不足。因此，室内制作成为获取含软弱夹层岩体结构面试样的重要方法。工程中含有软弱夹层的结构面分为法向加载和切向加载，分别对应于不同的侧限约束条件。法向加载条件下可以有5种侧限约束形式：1)四侧全侧限约束，限制软弱夹层的挤出；2)四侧全自由，可以让软弱夹层自由挤出；3)三侧全侧限约束，一侧自由，允许软弱夹层从一侧挤出；4)二侧全侧限约束，二侧自由，允许软弱夹层从自由侧挤出；5)一侧全侧限限约束，三侧自由，允许软弱夹层从三侧自由侧挤出。在切向加载条件下，由于剪切方向要发生位移，需要在剪切方向无约束，为自由边界条件，在与剪切方向相垂直的方向也有3种侧限约束形式：1)二侧全侧限约束，限制软弱夹层的在这两侧挤出；2)二侧全自由，可以让软弱夹层自由挤出；3)一侧全侧限约束，一侧自由，允许软弱夹层从一侧自由侧挤出。为了获得与现场相一致的含有软弱夹层岩体结构面试样，在室内试样制作时需要有以下不但需要与现场相一致的软弱夹层约束条件，且能实现试样先法向压缩后水平向剪切的试验条件。而通常室内含有软弱夹层岩体结构面试样制作步骤是先制作出岩体结构面模型试样，然后再进行软弱夹层的铺设，在制作过程中不但存在夹层铺设困难的问题，而且软弱夹层的约束方式常采用蜡封法，难以与现场的约束条件相一致，且法向压缩过程和水平向剪切过程中软弱夹层难以保持与现场相一致的约束状态。
技术实现思路
为了能够满足含有软弱夹层的结构面模型室内直剪试验的要求，本专利技术提供了一种含有软弱夹层且具有多种侧限约束形式的一体化结构面模型制作方法，能解决软弱夹层的铺设困难以及软弱夹层多种侧限约束的难题，且在直剪试验过程中能够实现先法向加载再水平向加载的试验条件。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种含有软弱夹层且具有多种侧限约束形式的一体化结构面试样的制作方法，包括如下步骤：(1)选择结构面面板形态，根据试验测试要求，选择相应结构面面板形貌；(2)底板放置，将底板放置于找平的地面上；(3)左前侧板、左后侧板、右前侧板和右后侧板的安装，将四块侧板分别放置在底板两侧的凹槽内，将四块侧板固定在底板上；(4)左侧板和右侧板的安装，将左侧板与左前侧板、左后侧板和底板相固定，将右侧板与右前侧板、右后侧板和底板相固定；(5)底部伸缩板的安装，将底部伸缩板滑块滑到顶端，即将底部伸缩板滑块滑到最大距离，将其进行固定，然后将底部伸缩板放入底板上部的凹槽内，并在底部伸缩板滑块滑出之后的空隙处放置填充块，然后在底部伸缩板滑块和填充块表面上铺上一层隔离膜，防止底部伸缩板与填充块与试样浇筑杂一起，达到隔离的效果；(6)侧部伸缩板的安装，将侧部伸缩板放置在底板两侧的凹槽内，且通过侧部伸缩板定位孔与右前侧板和右后侧板的侧部伸缩板定位柱相连接，达到固定侧部伸缩板的作用，接着将侧部伸缩板滑块滑到顶端，即将侧部伸缩板滑块滑到最大距离，将其进行固定，并在与底板之间的空隙内放置固定尺寸的填充块；同时，将底部伸缩板固定在侧部伸缩板上。(7)顶部伸缩板的安装，将顶部伸缩板与侧部伸缩板相连接，达到固定的目的，然后将顶部伸缩板滑块滑到底端，即将顶部伸缩板滑块保持未滑出的状态，并将其固定，以保证试样和软弱夹层浇筑的顺利进行；(8)左侧结构面面板和右侧结构面面板的安装，将左侧结构面面板和右侧结构面面板固定在填充块上；(9)涂脱模剂，在组装好的制作模具的内表面涂一层涂膜剂，方便模具的拆除；(10)浇筑试样材料，向制作模具中浇筑相应的岩石模拟材料；(11)试样振捣密实及抹平处理，将浇筑好岩石模拟材料的模具进行振动密实，振动结束后进行表面抹平处理；(12)拆除结构面面板，将浇筑好的试样连同模具一起养护至初凝强度，将左侧结构面面板和右侧结构面面板拆除；(13)浇筑软弱夹层材料，将配制好的软弱夹层材料浇筑到结构面面板之间的空隙中；(14)软弱夹层振捣密实及抹平处理，将浇筑好软弱夹层材料的模具进行振动密实，振动结束后进行表面抹平处理；(15)拆模，将带有软弱夹层的结构面试样静置养护1d，拆除结构面制作模具；(16)养护，将拆除模具后的带有软弱夹层的结构面试样放入专用养护室内进行养护。进一步，所述方法还包括以下步骤；(17)直剪试验中法向和剪切向加载约束条件设置，根据现场含有软弱夹层结构面的法向和切向加载情况下的约束条件，来确定直剪试验中法向和切向加载约束条件，，法向和剪切向加载的约束条件均为二对侧侧限约束，即前后两侧面侧限约束；二对侧自由，即上下二侧面自由；(18)调整伸缩板的滑块位置，由于前侧面和后侧面有侧限约束，把前后侧部伸缩板滑块滑到顶端，即将侧部伸缩板滑块滑到最大距离，实现前后二侧面的约束；把底部伸缩板滑块滑到底端，把顶部伸缩板滑块滑到底端，即将顶部伸缩板滑块保持未滑出的状态，形成上下二侧面无约束状态；(19)法向加载试验，把调整好的调整伸缩板的含有软弱夹层的结构面试样放入直剪仪中进行竖向加载，并记录加载荷载和竖向变形；(20)切向加载试验；由于剪切向的约束条件和法向加载的约束条件一样，故完成法向加载试验后，进行上盘结构面的固定，接着对下盘结构面施加水平荷载，直至发生剪切面破坏，测试过程结束，并记录相应的水平向荷载和切向变形。再进一步，所述方法还包括以下步骤；(21)更换步骤(1)中的结构面面板和相应的步骤(17)中法向和剪切向加载约束条件，重复步骤(2)-(20)可实现不同类型的含有软弱夹层结构面试样的制作和不同约束条件下的软弱夹层结构面直剪试验。更进一步，所述步骤(3)中，将四块侧板分别放置在底板两侧的凹槽内，利用前后左侧板固定螺栓和前后右侧板固定螺栓将四块侧板固定在底板上；所述步骤(4)中，将左侧板通过左侧板固定螺栓与左前侧板、左后侧板和底板相固定，将右侧板通过右侧板固定螺栓与右前侧板、右后侧板和底板相固定；所述步骤(5)中，将底部伸缩板滑块滑到顶端，即将底部伸缩板滑块滑到最大距离，利用底部伸缩板滑块固定螺栓将其进行固定；所述步骤(6)中，将侧部伸缩板放置在底板两侧的凹槽内，且通过侧部伸缩板定位孔与右前侧板和右后侧板的侧部伸缩板定位柱相连接；利用侧部伸缩板滑块固定螺栓将侧部伸缩板滑块进行固定；同时，利用底部伸缩板固定螺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含有软弱夹层且具有多种侧限约束形式的一体化结构面试样的制作方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)选择结构面面板形态，根据试验测试要求，选择相应结构面面板形貌；(2)底板放置，将底板放置于找平的地面上；(3)左前侧板、左后侧板、右前侧板和右后侧板的安装，将四块侧板分别放置在底板两侧的凹槽内，将四块侧板固定在底板上；(4)左侧板和右侧板的安装，将左侧板与左前侧板、左后侧板和底板相固定，将右侧板与右前侧板、右后侧板和底板相固定；(5)底部伸缩板的安装，将底部伸缩板滑块滑到顶端，即将底部伸缩板滑块滑到最大距离，将其进行固定，然后将底部伸缩板放入底板上部的凹槽内，并在底部伸缩板滑块滑出之后的空隙处放置填充块，然后在底部伸缩板滑块和填充块表面上铺上一层隔离膜，防止底部伸缩板与填充块与试样浇筑杂一起，达到隔离的效果；(6)侧部伸缩板的安装，将侧部伸缩板放置在底板两侧的凹槽内，且通过侧部伸缩板定位孔与右前侧板和右后侧板的侧部伸缩板定位柱相连接，达到固定侧部伸缩板的作用，接着将侧部伸缩板滑块滑到顶端，即将侧部伸缩板滑块滑到最大距离，将其进行固定，并在与底板之间的空隙内放置固定尺寸的填充块；同时，将底部伸缩板固定在侧部伸缩板上；(7)顶部伸缩板的安装，将顶部伸缩板与侧部伸缩板相连接，达到固定的目的，然后将顶部伸缩板滑块滑到底端，即将顶部伸缩板滑块保持未滑出的状态，并将其固定，以保证试样和软弱夹层浇筑的顺利进行；(8)左侧结构面面板和右侧结构面面板的安装，将左侧结构面面板和右侧结构面面板固定在填充块上；(9)涂脱模剂，在组装好的制作模具的内表面涂一层涂膜剂，方便模具的拆除；(10)浇筑试样材料，向制作模具中浇筑相应的岩石模拟材料；(11)试样振捣密实及抹平处理，将浇筑好岩石模拟材料的模具进行振动密实，振动结束后进行表面抹平处理；(12)拆除结构面面板，将浇筑好的试样连同模具一起养护至初凝强度，将左侧结构面面板和右侧结构面面板拆除；(13)浇筑软弱夹层材料，将配制好的软弱夹层材料浇筑到结构面面板之间的空隙中；(14)软弱夹层振捣密实及抹平处理，将浇筑好软弱夹层材料的模具进行振动密实，振动结束后进行表面抹平处理；(15)拆模，将带有软弱夹层的结构面试样静置养护1d，拆除结构面制作模具；(16)养护，将拆除模具后的带有软弱夹层的结构面试样放入专用养护室内进行养护。...

【技术特征摘要】
1.一种含有软弱夹层且具有多种侧限约束形式的一体化结构面试样的制作方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)选择结构面面板形态，根据试验测试要求，选择相应结构面面板形貌；(2)底板放置，将底板放置于找平的地面上；(3)左前侧板、左后侧板、右前侧板和右后侧板的安装，将四块侧板分别放置在底板两侧的凹槽内，将四块侧板固定在底板上；(4)左侧板和右侧板的安装，将左侧板与左前侧板、左后侧板和底板相固定，将右侧板与右前侧板、右后侧板和底板相固定；(5)底部伸缩板的安装，将底部伸缩板滑块滑到顶端，即将底部伸缩板滑块滑到最大距离，将其进行固定，然后将底部伸缩板放入底板上部的凹槽内，并在底部伸缩板滑块滑出之后的空隙处放置填充块，然后在底部伸缩板滑块和填充块表面上铺上一层隔离膜，防止底部伸缩板与填充块与试样浇筑杂一起，达到隔离的效果；(6)侧部伸缩板的安装，将侧部伸缩板放置在底板两侧的凹槽内，且通过侧部伸缩板定位孔与右前侧板和右后侧板的侧部伸缩板定位柱相连接，达到固定侧部伸缩板的作用，接着将侧部伸缩板滑块滑到顶端，即将侧部伸缩板滑块滑到最大距离，将其进行固定，并在与底板之间的空隙内放置固定尺寸的填充块；同时，将底部伸缩板固定在侧部伸缩板上；(7)顶部伸缩板的安装，将顶部伸缩板与侧部伸缩板相连接，达到固定的目的，然后将顶部伸缩板滑块滑到底端，即将顶部伸缩板滑块保持未滑出的状态，并将其固定，以保证试样和软弱夹层浇筑的顺利进行；(8)左侧结构面面板和右侧结构面面板的安装，将左侧结构面面板和右侧结构面面板固定在填充块上；(9)涂脱模剂，在组装好的制作模具的内表面涂一层涂膜剂，方便模具的拆除；(10)浇筑试样材料，向制作模具中浇筑相应的岩石模拟材料；(11)试样振捣密实及抹平处理，将浇筑好岩石模拟材料的模具进行振动密实，振动结束后进行表面抹平处理；(12)拆除结构面面板，将浇筑好的试样连同模具一起养护至初凝强度，将左侧结构面面板和右侧结构面面板拆除；(13)浇筑软弱夹层材料，将配制好的软弱夹层材料浇筑到结构面面板之间的空隙中；(14)软弱夹层振捣密实及抹平处理，将浇筑好软弱夹层材料的模具进行振动密实，振动结束后进行表面抹平处理；(15)拆模，将带有软弱夹层的结构面试样静置养护1d，拆除结构面制作模具；(16)养护，将拆除模具后的带有软弱夹层的结构面试样放入专用养护室内进行养护。2.如权利要求1所述的含有软弱夹层且具有多种侧限约束形式的一体化结构面试样的制作方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗战友，邹宝平，陶燕丽，黄曼，陈超，熊志强，郑耀，吴李泉，李珺，
申请(专利权)人：浙江科技学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33