一种用于制备岩柱与充填体组合结构试样的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于制备岩柱与充填体组合结构试样的装置及方法，涉及室内岩石力学试验技术领域，包括保持架以及至少一个浇筑模块，各浇筑模块用于固定设于保持架上，且浇筑模块包括成型载体以及至少一组成型辅助件；成型载体用于容纳岩柱试样、充填体以及成型辅助件；任意一组成型辅助件置于成型载体内与成型载体配合，用于使岩柱试样与充填体能够在成型载体内形成组合结构，且各组成型辅助件分别用于形成各种组合结构，能够满足岩柱与充填体双向组合以及不同类型试验的试样制备需求。向组合以及不同类型试验的试样制备需求。向组合以及不同类型试验的试样制备需求。

【技术实现步骤摘要】
一种用于制备岩柱与充填体组合结构试样的装置及方法


[0001]本专利技术涉及室内岩石力学试验
，特别是涉及一种用于制备岩柱与充填体组合结构试样的装置及方法。

技术介绍

[0002]在充填矿山开采过程中，当充填料浆输送至采空区后，在地下温度、湿度、应力等环境条件作用下矿柱与充填体会胶结形成一个具有一定整体性的共同承载结构，理解矿柱与充填体组合结构承载力学特性演化规律、充填体与围岩之间的相互作用机理等对于充填开采区域的安全与稳定性研究至关重要，目前已成为充填开采领域尤其是深部充填开采时面临的共性课题。
[0003]室内试验作为岩石力学领域常用的研究手段，通过开展岩柱(矿柱试样或者围岩试样)与充填体组合结构试样的单轴、三轴和剪切等室内试验，可以从力学角度定量研究矿柱与充填体组合结构承载性能及其演化规律，同时有助于探索和揭示充填体与围岩之间的相互作用机理，其中合理的制备符合试验规范和标准的岩柱与充填体组合结构试样则是开展室内试验的前提和关键。
[0004]但是，在现有技术中，目前制备岩柱与充填体组合结构试样主要存在以下问题：
[0005]对于不同类型(如单轴、常规三轴、真三轴、剪切、多场耦合等)的试验所需求的试样款式也不相同，传统的试样制备装置一般都是为制备某一特定款式的试样以满足对应类型的试验需求而设计制作，功能单一，兼容性差，难以通过一套试样制备装置来满足岩柱与充填体双向组合以及不同类型试验的试样制备需求。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种用于制备岩柱与充填体组合结构试样的装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，能够满足岩柱与充填体双向组合以及不同类型试验的试样制备需求。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0008]本专利技术提供一种用于制备岩柱与充填体组合结构试样的装置，包括保持架以及至少一个浇筑模块，各所述浇筑模块用于固定设于所述保持架上，且所述浇筑模块包括成型载体以及至少一组成型辅助件；所述成型载体用于容纳岩柱试样、充填体以及所述成型辅助件；任意一组所述成型辅助件置于所述成型载体内与所述成型载体配合，用于使所述岩柱试样与所述充填体能够在所述成型载体内形成组合结构，且各组所述成型辅助件分别用于形成各种所述组合结构。
[0009]优选地，所述保持架包括基座、压板以及连接杆，所述连接杆的一端用于与所述基座固定连接，所述连接杆的另一端用于与所述压板固定连接，各所述成型载体的第一端用于固定设于所述基座上，各所述成型载体的第二端用于向靠近所述压板的方向延伸，且各所述第二端开口，所述岩柱试样能够自所述第二端伸入所述成型载体内，所述压板用于压
紧所述岩柱试样于所述成型载体内。
[0010]优选地，所述基座的靠近所述压板的表面上开设有至少一个第一凹槽，且所述第一凹槽的数量与所述成型载体的数量相等，各所述成型载体的第一端用于伸入各所述凹槽中。
[0011]优选地，所述压板的靠近所述基座的表面上能够拆卸地固定设有至少一个压头，且所述压头的数量与所述成型载体的数量相等，各所述压头用于压紧各所述岩柱试样于各所述成型载体内。
[0012]优选地，所述成型载体包括底板以及四个侧板，所述底板用于固定设于所述基座上，各所述侧板的一端均用于固定设于所述底板上，各所述侧板的另一端均用于向靠近所述压板的方向延伸，且任意相邻两所述侧板固定连接并形成环形筒体。
[0013]优选地，所述环形筒体的横截面形状为方环形，所述成型辅助件的数量为两组；一组所述成型辅助件包括实心长方体垫块，所述实心长方体垫块用于置入所述环形筒体内且所述实心长方体垫块的侧壁能够与所述环形筒体的内壁贴合，所述实心长方体垫块的高度小于所述环形筒体的高度；另一组所述成型辅助件包括空心长方体垫块，所述空心长方体垫块用于置入所述环形筒体内且所述空心长方体垫块的侧壁能够与所述环形筒体的内壁贴合，所述空心长方体垫块的高度不小于所述环形筒体的高度，且所述空心长方体垫块上的通孔的横截面形状为圆形。
[0014]优选地，所述底板以及各所述侧板均为透明材质，且所述底板以及各所述侧板上均具有定位刻度线，所述底板上开设有定位线槽。
[0015]优选地，所述保持架还包括调节弹簧以及调节螺母，所述压板上开设有通过孔，所述连接杆上远离所述基座的一端具有外螺纹并能够穿过所述通过孔；所述调节弹簧套设于所述连接杆上，且所述调节弹簧的一端端面用于与所述基座接触，所述调节弹簧的另一端端面用于与所述压板接触；所述调节螺母用于与所述连接杆上远离所述基座的一端螺纹连接；所述压板在所述调节弹簧的弹力作用与所述调节螺母的锁紧作用下能够保持压紧所述岩柱试样于所述成型载体内。
[0016]优选地，还包括监测组件，所述监测组件用于监测所述组合结构成型过程的状态变化。
[0017]本专利技术还提供一种用于制备岩柱与充填体组合结构试样的方法，包括以下步骤：
[0018]步骤一，将保持架的基座置于平整的地面上，依次安装连接杆、调节弹簧以及压板，并通过调节螺母将所述压板进行初步固定；
[0019]步骤二，将浇筑模块中的成型载体的底板以及四个侧板组装，组装完成后置于所述基座上开设的第一凹槽中；
[0020]步骤三，根据所需制备的岩柱与充填体组合结构试样的类型，确定是否需要安装或者是否需要更换压头，并确定是否需要安装成型辅助件，如果需要安装成型辅助件，则再选定所需安装的成型辅助件；
[0021]步骤四，将岩柱试样置入所述成型载体内，并根据所述底板上开设的定位线槽以及所述底板上的定位刻度线调整所述岩柱试样至期望位置，如果根据步骤三确定需要安装所述压头，则扳动所述调节螺母使所述压头的下端面与所述岩柱试样的上端面紧密贴合并压紧固定；
[0022]步骤五，安装相关传感器(如温湿度传感器、应变片等)，并将所述传感器的连接线通过所述成型载体的第二端牵引出来连接至相应的数据采集和存储系统；
[0023]步骤六，将搅拌均匀的充填体的料浆从所述第二端缓慢灌入所述成型载体与所述成型辅助件形成的成型空间中，并使成型空间轻微震动，确保所述成型空间完全被所述料浆填充；
[0024]步骤七，将步骤一至步骤六形成的整套装置放入指定条件下的养护箱进行连续养护，并通过摄像机和传感器采集的数据连续观测养护全过程的物理力学参数、形态变化等情况；
[0025]步骤八，养护完成后，将步骤一至步骤七形成的整套装置拆解，取下成型的岩柱与充填体组合结构试样并开展其对应的室内力学试验。
[0026]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0027]本专利技术提供的用于制备岩柱与充填体组合结构试样的装置及方法，通过设置成型载体以及与成型载体配套使用的成型辅助件以使岩柱试样与充填体能够在成型载体内形成组合结构，其中，在成型辅助件不参与组合结构成型过程的情况下，依赖成型载体自身即可实现一种组合结构试样的制备；在成型辅助件参与组合结构成型过程的情况下，根据不同的试样制备需求，对应地采用不同的成型辅助件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于制备岩柱与充填体组合结构试样的装置，其特征在于：包括保持架以及至少一个浇筑模块，各所述浇筑模块用于固定设于所述保持架上，且所述浇筑模块包括成型载体以及至少一组成型辅助件；所述成型载体用于容纳岩柱试样、充填体以及所述成型辅助件；任意一组所述成型辅助件置于所述成型载体内与所述成型载体配合，用于使所述岩柱试样与所述充填体能够在所述成型载体内形成组合结构，且各组所述成型辅助件分别用于形成各种所述组合结构。2.根据权利要求1所述的用于制备岩柱与充填体组合结构试样的装置，其特征在于：所述保持架包括基座、压板以及连接杆，所述连接杆的一端用于与所述基座固定连接，所述连接杆的另一端用于与所述压板固定连接，各所述成型载体的第一端用于固定设于所述基座上，各所述成型载体的第二端用于向靠近所述压板的方向延伸，且各所述第二端开口，所述岩柱试样能够自所述第二端伸入所述成型载体内，所述压板用于压紧所述岩柱试样于所述成型载体内。3.根据权利要求2所述的用于制备岩柱与充填体组合结构试样的装置，其特征在于：所述基座的靠近所述压板的表面上开设有至少一个第一凹槽，且所述第一凹槽的数量与所述成型载体的数量相等，各所述成型载体的第一端用于伸入各所述凹槽中。4.根据权利要求2所述的用于制备岩柱与充填体组合结构试样的装置，其特征在于：所述压板的靠近所述基座的表面上能够拆卸地固定设有至少一个压头，且所述压头的数量与所述成型载体的数量相等，各所述压头用于压紧各所述岩柱试样于各所述成型载体内。5.根据权利要求2所述的用于制备岩柱与充填体组合结构试样的装置，其特征在于：所述成型载体包括底板以及四个侧板，所述底板用于固定设于所述基座上，各所述侧板的一端均用于固定设于所述底板上，各所述侧板的另一端均用于向靠近所述压板的方向延伸，且任意相邻两所述侧板固定连接并形成环形筒体。6.根据权利要求5所述的用于制备岩柱与充填体组合结构试样的装置，其特征在于：所述环形筒体的横截面形状为方环形，所述成型辅助件的数量为两组；一组所述成型辅助件包括实心长方体垫块，所述实心长方体垫块用于置入所述环形筒体内且所述实心长方体垫块的侧壁能够与所述环形筒体的内壁贴合，所述实心长方体垫块的高度小于所述环形筒体的高度；另一组所述成型辅助件包括空心长方体垫块，所述空心长方体垫块用于置入所述环形筒体内且所述空心长方体垫块的侧壁能够与所述环形筒体的内壁贴合，所述空心长方体垫块的高度不小于所述环形筒体的高度，且所述空心长方体垫块上的通孔的横截面形状为圆...

【专利技术属性】
技术研发人员：江飞飞，周辉，杨凡杰，卢景景，高阳，胡明明，涂洪亮，张奎奎，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：发明
国别省市：