一种透明类岩石倾倒模型试样的制作方法技术

本发明专利技术公开一种透明类岩石倾倒模型试样的制作方法，包括以下步骤：根据所述透明类岩石倾倒模型试样的尺寸定制模具；在所述模具的内腔中插入薄板并固定，所述薄板将所述模具的内腔分隔成若干个腔室，在所述腔室内浇注第一浇注溶液；所述第一浇注溶液固化后，在抽出所述薄板后留下的间隙中浇注第二浇注溶液；所述第二浇注溶液固化后，拆除所述模具、打磨模型试样棱角；所述第一浇注溶液与所述第二浇注溶液分别模拟岩石结构的岩体及节理面。本发明专利技术可用于真实的模拟和观测岩石边坡在受到应力扰动后岩体倾倒、变形、破坏的全过程。

A method for making transparent rock dumping model specimen

The invention discloses a method for preparing transparent rock dumping model sample, which comprises the following steps: customizing the mold according to the size of the transparent rock dumping model sample; inserting and fixing a thin plate into the inner cavity of the mold; the thin plate divides the inner cavity of the mold into several cavities and pours the mold into the cavity. The first pouring solution is poured; the first pouring solution is solidified, and the second pouring solution is poured into the gap left after the thin plate is extracted; after the second pouring solution is solidified, the mold is removed, and the edges of the model specimen are polished; the first pouring solution and the second pouring solution simulate the rock mass of the rock structure respectively. And joint surfaces. The invention can be used for simulating and observing the whole process of rock slope collapse, deformation and failure after being disturbed by stress.

【技术实现步骤摘要】
一种透明类岩石倾倒模型试样的制作方法
本专利技术属于土木工程
，涉及一种倾倒模型试样的制作方法，尤其涉及一种透明类岩石倾倒模型试样的制作方法。
技术介绍
在各类土木工程建设中，不论是水利、水电、交通、矿山或民用建筑工程，经常会遇到不同形式和不同规模的边坡变形破坏和失稳等问题。国内各类重大工程项目实施大多涉及到高陡边坡，该类边坡稳定性问题直接影响到工程建设和工程安全等重要问题。其中，倾倒变形破坏是土木工程中常常遇到的岩坡稳定问题。倾倒是指层状反坡向结构及部分陡倾角顺层边坡的表部岩层因蠕动变形而向临空方向一侧产生弯曲、折断。倾倒破坏是层状岩质边坡变形破坏的一种典型形式，主要包括弯曲倾倒、块状倾倒、块状-弯曲倾倒3种破坏模式。尽管通常情况下，变形不至于引起坡体的快速变形滑动，但若不加控制的话，仍然可能导致大范围的裂隙发育岩体产生拉裂隙、崩塌等不同形式的破坏甚至深层滑坡。弯曲倾倒为柔性破坏，较软岩层中较为普遍，如板岩、千枚岩、片岩、泥岩，通常单一岩层厚度较小，只有层面这一组平行结构面；弯曲倾倒变形边坡属于自稳型，边坡变形发展缓慢，一旦破坏，规模通常很大。块状倾倒为脆性破坏，硬质岩层中较为普遍，多发生在石灰岩、砂岩、含柱状节理的岩浆岩中；通常单一岩层厚度较大，发育与岩层面接近垂直的节理，破坏前变形较快。块状-弯曲倾倒多发生在软硬相间的层状岩体中，如砂岩泥板岩互层、燧石岩页岩互层、薄层状石灰岩中；软硬相间的层状岩体在构造作用下存在层间错动。在研究岩坡倾倒变形破坏机理时，通常采用数值模拟法，极限平衡法和物理模型试验法。极限平衡法避开了广泛的应力计算，关注瞬时破坏前的状态，模型简单，计算快捷，对边坡稳定性的初步估计是合适的；数值模拟法基于连续介质力学和非连续介质力学在边坡稳定性分析中得到了广泛运用，它对原型的反映不仅仅是单变量的趋势相似，而且模型本身能反映滑坡体的形成机制；物理模拟试验方法周期长、费用高，但可直观地模拟边坡岩体中的应力大小及其分布，能直接观测和记录岩体的变形、破坏机制及其发展过程。目前虽然已有一些边坡模型制作方法，但是对于岩坡倾倒变形破坏的模拟试样模型制作方法尚欠缺。利用相似材料制作模型试样进行试验是工程研究的重要手段。岩石的强度和表面的起伏状态对岩坡的倾倒破坏现象有很大的影响，活性粉末混凝土(主要由砂、水、水泥、硅粉、减水剂等组成)在破坏关系上与岩石材料较为一致，而且能较好地模拟岩石表面的起伏形态，因此在工程研究中得到广泛的应用。但受模拟材料的影响，制得的模型不透明，不利于观察模型内部变化。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种透明类岩石倾倒模型试样的制作方法，可用于真实的模拟和直观观测岩石边坡在受到应力扰动后岩体倾倒、变形、破坏的全过程。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种透明类岩石倾倒模型试样的制作方法，包括以下步骤：根据所述透明类岩石倾倒模型试样的尺寸定制模具；在所述模具的内腔中插入薄板并固定，所述薄板将所述模具的内腔分隔成若干个腔室，在若干个所述腔室内分别浇注第一浇注溶液；所述第一浇注溶液固化后，在抽出所述薄板后留下的间隙中浇注第二浇注溶液；所述第二浇注溶液固化后，拆除所述模具、打磨模型试样棱角；所述第一浇注溶液与所述第二浇注溶液分别用于模拟岩石结构的岩体及节理面。优选地，一种透明类岩石倾倒模型试样的制作方法，包括以下步骤：S1：根据所述透明类岩石倾倒模型试样的尺寸定制所述模具；S2：将所述薄板插入所述模具的内腔，用第一固定件将所述薄板固定，所述薄板将所述模具的内腔分隔成若干个腔室；S3:按比例配制所述第一浇注溶液，将其注入所述腔室中；盖上所述模具配套的顶盖并用第二固定件固定；S4：待所述第一浇注溶液完全固化后，移走所述第二固定件、所述顶盖和所述第一固定件，抽出所述薄板，所述薄板抽出后在原插入位置留下间隙；S5：按比例配制所述第二浇注溶液，并将其注入所述间隙中；待所述第二浇注溶液固化后，拆除所述模具，打磨掉棱角，即得到所述透明类岩石倾倒模型试样。所述第一浇注溶液浇注前，所述模具的内腔、所述薄板、所述第一固定件均匀涂布一层脱模剂，方便后续拆除。进一步地，所述模具沿其长度方向，高度连续变化。以真实模拟实际的岩坡的倾斜结构，避免实物与模型结构差异带来的误差。进一步地，所述模具的内腔上设有用于固定所述薄板的凹槽。所述凹槽设置于所述模具的内腔的侧壁或底部，可进一步固定所述薄板；避免树脂固化过程中的应力引起薄板的位置偏移，造成最终形成的岩坡结构模型不能真实反映实际的岩坡结构。进一步地，所述薄板的高度呈阶梯状变化，以形成不同形状和容积的所述腔室。不同容量的腔室内浇注所述第一浇注溶液，固化后可形成连续变化的岩坡结构，能够真实观测到岩坡模型倾倒过程中岩坡各结构部分的变形、破坏过程。在岩石模型的制作过程中，岩坡结构节理面的厚度可根据所述薄板的厚度来调整，以满足不同的试验需求，获得更多、更准确的测试信息。优选地，所述薄板的厚度为3～7mm。更优地,所述薄板的厚度为5mm。优选地，所述薄板为柔性材料，例如高分子塑料、金属等。柔性的所述薄板可根据岩坡结构中节理面的弯曲程度，在进行薄板固定时适度调整，以真实模拟岩石节理面的状态。岩体模型结构中节理面的数量可根据所述薄板的数量来调整，以模拟真实的岩体结构。优选地，所述薄板的数量为7～10块。所述第一固定件可以采用现有的结构,用于将所述薄板固定即可,作为一种实施方式,所述第一固定件包括固定部、卡口和连接部，所述卡口和所述固定部通过所述连接部连接；所述固定部固定在所述模具的侧壁，所述卡口为可调节间距的活动结构。优选的，所述固定部粘在所述模具的侧壁，所述卡扣为可滑动的两个相对的弹片，所述弹片通过设置在连接部上的导轨进行来回滑动，从而调节所述俩弹片的间距。所述第二固定件可以采用现有的结构,用于将所述顶盖固定即可,作为一种实施方式,所述第二固定件为粘接胶、卡扣等，用于将顶盖固定在所述模具上。所述模具顶盖固定是为了形成倾斜的边坡模型，若顶盖固定不紧，可能会导致浇筑液流出，模型外形不能达到理想效果。进一步地，所述第一固定件、所述第二固定件为一体成型结构。一体成型结构的固定件可同时固定所述薄板和所述顶盖。优选地，所述第一固定件、第二固定件通过连接件相连且三者为一体成型结构；第一固定件上设置两个相对的弹片，所述弹片之间形成用于固定所述薄板的卡槽；所述第二固定件为凸形槽，用于固定所述顶盖；两所述弹片的顶端与设置在连接件一侧的导轨相连，所述连接件的另一侧与所述凸形槽相连。所述连接件的长度与所述模具的侧壁厚度相适应。进一步地，所述第一浇注溶液由透明环氧树脂和固化剂组成。所述透明环氧树脂为无色液体，无毒无挥发性，透明度高，流动性好，可渗入微小空隙复制真实表面，经济实用。所述固化剂为脂肪族胺类固化剂，如乙烯基三胺、氨乙基哌嗪、二氨基环己烷、乙二胺、二乙烯三胺等，反应活性高，室温或低温下可以快速固化；对湿度相对不敏感；具有一定的颜色稳定性；很好的耐化学腐蚀性并具有良好的电性能和机械性能。所述第一浇注溶液配制的具体步骤为：按照设计要求称量所述透明环氧树脂和所述固化剂；将称量好的所述环氧树脂和所述固化剂倒入搅拌容器中，用玻璃棒不断搅拌使之充分混合形成混合料，然后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种透明类岩石倾倒模型试样的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：根据所述透明类岩石倾倒模型试样的尺寸定制模具；在所述模具的内腔中插入薄板并固定，所述薄板将所述模具的内腔分隔成若干个腔室，在若干个所述腔室内分别浇注第一浇注溶液；所述第一浇注溶液固化后，在抽出所述薄板后留下的间隙中浇注第二浇注溶液；所述第二浇注溶液固化后，拆除所述模具、打磨模型试样棱角；所述第一浇注溶液与所述第二浇注溶液分别用于模拟岩石结构的岩体及节理面。

【技术特征摘要】
1.一种透明类岩石倾倒模型试样的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：根据所述透明类岩石倾倒模型试样的尺寸定制模具；在所述模具的内腔中插入薄板并固定，所述薄板将所述模具的内腔分隔成若干个腔室，在若干个所述腔室内分别浇注第一浇注溶液；所述第一浇注溶液固化后，在抽出所述薄板后留下的间隙中浇注第二浇注溶液；所述第二浇注溶液固化后，拆除所述模具、打磨模型试样棱角；所述第一浇注溶液与所述第二浇注溶液分别用于模拟岩石结构的岩体及节理面。2.如权利要求1所述的一种透明类岩石倾倒模型试样的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：根据所述透明类岩石倾倒模型试样的尺寸定制所述模具；S2：将所述薄板插入所述模具的内腔，用第一固定件将所述薄板固定，所述薄板将所述模具的内腔分隔成若干个腔室；S3:按比例配制所述第一浇注溶液，将其注入所述腔室中；盖上所述模具配套的顶盖并用第二固定件固定；S4：待所述第一浇注溶液完全固化后，移走所述第二固定件、所述顶盖和所述第一固定件，抽出所述薄板，所述薄板抽出后在原插入位置留下间隙；S5：按比例配制所述第二浇注溶液，并将其注入所述间隙中；待所述第二浇注溶液固化后，拆除所述模具，打磨掉棱...

【专利技术属性】
技术研发人员：石崇，陈晓，张成辉，刘军，杨俊雄，张一平，戴薇，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32