一种岩样相似材料试件快速成型方法技术

本发明专利技术提供了一种岩样相似材料试件快速成型方法，涉及岩石力学试验技术领域。该岩样相似材料试件快速成型方法，采用相似材料试件快速成型装置，相似材料试件快速成型装置包括模具单元和振动单元；所述方法包括如下步骤：步骤一、模具组装及上料；步骤二、相似材料振动；步骤三、试件脱模。本发明专利技术制作的相似材料试件内部无气泡和空隙，平整度和密实度较高，批量制作出的相似材料试件平整度和密实度一致，以提高后续相似模拟试验的结果精度；相似材料试件成型过程操作简单，不需要人工捣实，为半自动化作业，成型效率较高。

【技术实现步骤摘要】
一种岩样相似材料试件快速成型方法
本专利技术涉及岩石力学试验
，具体地说是涉及一种岩样相似材料试件快速成型方法。
技术介绍
目前矿山开采复杂程度逐渐提升，随着对矿山开采研究的发展，为了提高研究的精细度，对相似模拟材料的应用和要求不断增加。相似模拟试验是一种重要的科学研究手段，根据矿山岩层的实际地质情况，按一定比例缩小制作试件进行模拟试验，利用在模型上研究的结果，借以推断原型中可能发生的力学现象以及岩体压力分布的规律，从而解决岩体工程生产中的实际问题。现有的相似材料标准试件，为直径50mm、高度100mm的圆柱形试件，或者高径比为2的圆柱形试件。在制作相似材料标准试件时，一般需要将相似材料填充至模具内部，手动将其捣实，挤出可能存在的气泡，减少其空隙。但这种操作不太可靠，且速度较慢，制作出的相似材料标准试件的平整度和密实度不一致，往往存在或多或少的空隙，这为相似模拟试验带来不便。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种岩样相似材料试件快速成型方法，实现相似材料试件的快速成型，制作的相似材料试件的平整度和密实度较高，批量制作出的相似材料试件的平整度和密实度一致。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术解决方案如下：一种岩样相似材料试件快速成型方法，采用相似材料试件快速成型装置，相似材料试件快速成型装置包括模具单元和振动单元；模具单元包括底座、顶箍和套筒，底座的下端设置有弹性件，底座的上端开设有圆形凹槽，底座的侧壁对称开设两个上下贯通的下缺口，顶箍的中间位置设置为圆形卡孔，顶箍的侧壁对称开设两个上下贯通的上缺口，顶箍的上端于上缺口的一侧开设沉槽，沉槽的空间与上缺口的空间连通，套筒的下端可嵌入圆形凹槽内，套筒的侧壁贴合圆形凹槽的内壁，套筒的上端可嵌入圆形卡孔内；振动单元包括底座、支撑弹簧、振动箱和振动器，底座经多根支撑弹簧连接振动箱，振动箱的底部设置振动器，振动箱上设置若干个振动槽，振动槽内壁上沿对称布置两个限位销，所述限位销可穿过下缺口和上缺口；所述方法包括如下步骤：步骤一、模具组装及上料将套筒的下端嵌入圆形凹槽内，使套筒的侧壁贴合圆形凹槽的内壁，在圆形凹槽和套筒的内壁涂抹一层脱模剂；将按试验要求设定配比的相似材料从套筒的上端填满套筒；将套筒的上端嵌入顶箍的圆形卡孔内；步骤二、相似材料振动将模具单元放置于振动箱的振动槽内，使限位销依次穿过下缺口和上缺口，使弹性件接触振动槽的底部且使弹性件压缩，按压顶箍并正向转动顶箍，限位销压在沉槽上；启动振动器，振动器运行至试验设定的时间后，关闭振动器；步骤三、试件脱模将模具单元从振动箱的振动槽取出，反向转动顶箍，限位销从沉槽上脱离，弹性件恢复原长的过程中模具单元被顶起，使限位销依次穿过上缺口和下缺口，将顶箍从套筒的上端上拆卸下；将套筒及圆形凹槽内的相似材料干燥处理，待相似材料干燥后，套筒及圆形凹槽内的相似材料成型为相似材料试件，将相似材料试件从套筒及圆形凹槽内取出。优选的，所述套筒的上端边沿设置有装配套，装配套的外径小于套筒的外径，套筒的上端于装配套的外侧设置为装配环形面；步骤一中，将装配套嵌入顶箍的圆形卡孔内，顶箍的下表面接触装配环形面。优选的，所述弹性件设置为压簧和支撑垫，压簧的一端连接底座的下端，压簧的另一端连接支撑垫；步骤二中，使支撑垫接触振动槽的底部且使压簧压缩；步骤三中，压簧恢复原长的过程中模具单元被顶起。优选的，所述振动器设置为电动振动器，电动振动器上设置有振动控制器，振动器控制器用于启动或关闭电动振动器，振动器控制器还用于调节电动振动器的振幅和频率；步骤二中，振动器运行至试验设定的时间过程中，通过振动器控制器调节电动振动器的振幅和频率。优选的，底座上设置有弹簧伸缩套，所述支撑弹簧位于弹簧伸缩套内。优选的，所述振动槽的横截面为正方形。优选的，所述相似材料试件为直径50mm、高度100mm的圆柱形试件，或者高径比为2的圆柱形试件。本专利技术的有益技术效果是：本专利技术的岩样相似材料试件快速成型方法，制作的相似材料试件内部无气泡和空隙，平整度和密实度较高，批量制作出的相似材料试件平整度和密实度一致，以提高后续相似模拟试验的结果精度；相似材料试件成型过程操作简单，不需要人工捣实，为半自动化作业，成型效率较高。附图说明图1为本专利技术实施例岩样相似材料试件快速成型方法的流程图；图2为本专利技术实施例相似材料试件快速成型装置中模具单元的结构示意图，图中模具单元各部件处于非装配状态；图3为本专利技术实施例相似材料试件快速成型装置中振动单元的结构示意图；图4为本专利技术实施例相似材料试件快速成型装置的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。本专利技术某些实施例于后方将参照所附附图做更全面性地描述，其中一些但并非全部的实施例将被示出。实际上，本专利技术的各种实施例可以许多不同形式实现，而不应被解释为限于此数所阐述的实施例；相对地，提供这些实施例使得本专利技术满足适用的法律要求。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。本实施例的岩样相似材料试件快速成型方法，请参考图1至图4所示。一种岩样相似材料试件快速成型方法，采用相似材料试件快速成型装置，相似材料试件快速成型装置包括模具单元和振动单元。模具单元包括底座11、顶箍12和套筒13，其中，底座11的外轮廓为圆形，顶箍12为圆环形，套筒13上下贯通，套筒13的外轮廓为圆柱形。底座11的下端设置有弹性件，弹性件可以被压缩，也可以恢复至原长状态。底座11的上端开设有圆形凹槽111，底座11的侧壁开设两个下缺口31，两个下缺口31上下贯通且对称布置。顶箍12的中间位置设置为圆形卡孔121，顶箍12的侧壁开设两个上缺口32，两个上缺口32上下贯通且对称布置。顶箍12的上端于上缺口32的一侧开设沉槽33，沉槽33的空间与上缺口32的空间连通。套筒13的下端可嵌入圆形凹槽111内，套筒13的侧壁贴合圆形凹槽111的内壁，套筒13的上端可嵌入圆形卡孔121内。套筒13的上端边沿设置有装配套131，装配套131的外径小于套筒13的外径，套筒13的上端于装配套131的外侧设置为装配环形面132。本实施例中的弹性件设置为压簧141和支撑垫142，压簧141的一端连接底座11的下端，压簧141的另一端连接支撑垫142。振动单元包括底座21、支撑弹簧22、振动箱23和振动器24。底座21经四根支撑弹簧2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种岩样相似材料试件快速成型方法，其特征在于，采用相似材料试件快速成型装置，相似材料试件快速成型装置包括模具单元和振动单元；模具单元包括底座、顶箍和套筒，底座的下端设置有弹性件，底座的上端开设有圆形凹槽，底座的侧壁对称开设两个上下贯通的下缺口，顶箍的中间位置设置为圆形卡孔，顶箍的侧壁对称开设两个上下贯通的上缺口，顶箍的上端于上缺口的一侧开设沉槽，沉槽的空间与上缺口的空间连通，套筒的下端可嵌入圆形凹槽内，套筒的侧壁贴合圆形凹槽的内壁，套筒的上端可嵌入圆形卡孔内；振动单元包括底座、支撑弹簧、振动箱和振动器，底座经多根支撑弹簧连接振动箱，振动箱的底部设置振动器，振动箱上设置若干个振动槽，振动槽内壁上沿对称布置两个限位销，所述限位销可穿过下缺口和上缺口；/n所述方法包括如下步骤：/n步骤一、模具组装及上料/n将套筒的下端嵌入圆形凹槽内，使套筒的侧壁贴合圆形凹槽的内壁，在圆形凹槽和套筒的内壁涂抹一层脱模剂；/n将按试验要求设定配比的相似材料从套筒的上端填满套筒；/n将套筒的上端嵌入顶箍的圆形卡孔内；/n步骤二、相似材料振动/n将模具单元放置于振动箱的振动槽内，使限位销依次穿过下缺口和上缺口，使弹性件接触振动槽的底部且使弹性件压缩，按压顶箍并正向转动顶箍，限位销压在沉槽上；/n启动振动器，振动器运行至试验设定的时间后，关闭振动器；/n步骤三、试件脱模/n将模具单元从振动箱的振动槽取出，反向转动顶箍，限位销从沉槽上脱离，弹性件恢复原长的过程中模具单元被顶起，使限位销依次穿过上缺口和下缺口，将顶箍从套筒的上端上拆卸下；/n将套筒及圆形凹槽内的相似材料干燥处理，待相似材料干燥后，套筒及圆形凹槽内的相似材料成型为相似材料试件，将相似材料试件从套筒及圆形凹槽内取出。/n...

【技术特征摘要】
1.一种岩样相似材料试件快速成型方法，其特征在于，采用相似材料试件快速成型装置，相似材料试件快速成型装置包括模具单元和振动单元；模具单元包括底座、顶箍和套筒，底座的下端设置有弹性件，底座的上端开设有圆形凹槽，底座的侧壁对称开设两个上下贯通的下缺口，顶箍的中间位置设置为圆形卡孔，顶箍的侧壁对称开设两个上下贯通的上缺口，顶箍的上端于上缺口的一侧开设沉槽，沉槽的空间与上缺口的空间连通，套筒的下端可嵌入圆形凹槽内，套筒的侧壁贴合圆形凹槽的内壁，套筒的上端可嵌入圆形卡孔内；振动单元包括底座、支撑弹簧、振动箱和振动器，底座经多根支撑弹簧连接振动箱，振动箱的底部设置振动器，振动箱上设置若干个振动槽，振动槽内壁上沿对称布置两个限位销，所述限位销可穿过下缺口和上缺口；
所述方法包括如下步骤：
步骤一、模具组装及上料
将套筒的下端嵌入圆形凹槽内，使套筒的侧壁贴合圆形凹槽的内壁，在圆形凹槽和套筒的内壁涂抹一层脱模剂；
将按试验要求设定配比的相似材料从套筒的上端填满套筒；
将套筒的上端嵌入顶箍的圆形卡孔内；
步骤二、相似材料振动
将模具单元放置于振动箱的振动槽内，使限位销依次穿过下缺口和上缺口，使弹性件接触振动槽的底部且使弹性件压缩，按压顶箍并正向转动顶箍，限位销压在沉槽上；
启动振动器，振动器运行至试验设定的时间后，关闭振动器；
步骤三、试件脱模
将模具单元从振动箱的振动槽取出，反向转动顶箍，限位销从沉槽上脱离，弹性件恢复原长的过程中模具单元被顶起，使限位销依次穿过上缺口和下缺口，将顶箍从套筒的上端上拆卸下；
将套筒及圆形凹槽内的相似材料干燥处理，待相似材料干燥...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文泉，吴欣焘，邵建立，王在勇，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37