一种相似材料预制岩体三维裂隙的实验方法技术

本发明专利技术提供了一种相似材料预制岩体三维裂隙的实验方法，该方法利用配套的实验装置进行，实验装置包括模板安装机构、预制岩体容器、底座、模板安装机构固定座。模板安装机构的模板选用柔性模板并具备对柔性模板的伸出角度进行精确调节的调节机构，同时对预制岩体容器也设置尺寸调节机构，在进行预制带裂隙的岩体时，根据实验方法使用实验装置预制，能够获得岩体裂隙方向及岩体试件尺寸精确可调的预制岩体试块。岩体试块。岩体试块。

【技术实现步骤摘要】
一种相似材料预制岩体三维裂隙的实验方法


[0001]本专利技术涉及岩石力学实验的模拟岩石试样加工
，尤其是涉及一种相似材料预制岩体三维裂隙的实验方法。

技术介绍

[0002]工程岩体中孕育有大量的原生裂隙，这些裂隙在工程开挖及扰动的过程中会导致岩石内部的应力重分布，进而影响岩石的强度和变形等力学特征，最终影响岩体工程的稳定性，因此研究裂隙岩体的力学响应机制显得尤为重要，但是考虑到裂隙数量、裂隙形式、裂隙大小、裂隙位置等裂隙参数的统一性问题，在室内实验中加工含裂隙试样存在相当的难度。因此，采用相似材料预制岩体的三维裂隙成为常见的可选方案，主要制备过程均是在浇筑之前，通过预埋与相似材料粘结作用较小的片状模具以模拟岩样内部的裂隙，但这种方法存在以下弊端：1.制作出的裂隙简单、形式单一，很难加工出形式多样的三维裂隙。2.制作过程均为人为控制，裂隙位置精准度较差，很难实现试样裂隙的多次还原。3.片状模具与试样之间存在的粘结作用会对试样强度产生一定的影响。在中国专利申请号为202011590338.9的专利申请中公开了一种预制含不同走向裂隙面岩体的物理模拟系统，实现了在岩土试样中添加不同贯穿深度和角度的裂隙，并可通过压板传力对试样进行压实，在需要大批量预制含任意走向和不同贯穿程度裂隙面的模拟岩体试样时提高了效率。但是该项技术方案对裂隙角度的控制是粗糙、不连续的，不能精确控制试样中裂隙的角度，另外该项技术方案制作的试样尺寸固定，无法使用同一个装置制作出不同尺寸的试样。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的主要目的是提供一种能够解决现有的岩体裂隙预制件加工装置存在对裂隙角度的控制过于粗糙，不连续，无法精确控制试样中裂隙的角度，并且制作的试件尺寸固定，无法使用同一个装置制作出不同尺寸的试样的相似材料预制岩体三维裂隙实验方法。
[0004]本专利技术采用的技术方案是：预制岩体三维裂隙试块包括以下步骤：
[0005]步骤一：制备实验需要的实验装置，并将其放置在平整的场地上；
[0006]步骤二：根据实验需求确定预制岩体试件的尺寸，调整容器调节结构使得预制岩体容器高度以及底面边长与预制岩体试件尺寸相适应；
[0007]步骤三：根据底座上的位移尺寸刻度精细控制模板安装机构固定座在底座上的位置，使得左右相对设置的模板安装机构的模板伸出缝位置相对错开，从而控制从裂缝内伸出的柔性模板相对于前后两面的角度；
[0008]步骤四：先转动粗调手柄得出柔性模板与底面的大概相对角度，再根据刻度转动细调手柄，精准得到柔性模板与底面的相对角度；
[0009]步骤五：向岩体预制容器拉出柔性模板，配置完毕后即可向预制岩体容器内倒入水泥砂浆，待水泥砂浆凝固后，拆下岩体预制容器，抽出柔性模板，用两块板封住岩体预制
件的左右端面，向抽出柔性空隙中注入水泥砂浆，待其凝固后此处形成薄弱面，即实验需求的预制的裂纹。
[0010]实验装置包括：
[0011]模板安装机构，所述模板安装机构有两个，左右相对设置，所述模板安装机构由模板角度调节部以及模板固定部构成；所述模板角度调节部包括细调手柄、粗调手柄、角度调节指示盘、角度调节盘；所述的角度调节指示盘呈圆盘形，其外端设有角度刻度，内端套装角度调节盘，所述角度调节盘与所述角度调节指示盘的连接端为内齿轮结构，另一端为所述模板固定部的安装空腔，在所述角度调节盘轴心的两侧对称的设置了一对粗调齿轮和一对细调齿轮，所述粗调齿轮和细调齿轮分别与所述角度调节盘的内齿轮啮合，所述粗调手柄一端为调节端外露于所述角度调节指示盘外，另一端穿过所述角度调节指示盘伸入所述角度调节盘内，其上安装有齿轮与所述粗调齿轮啮合；所述细调手柄一端为调节端外露于所述角度调节指示盘外，另一端穿过所述粗调手柄伸入所述角度调节盘内，其上安装有齿轮与所述细调齿轮啮合；在所述角度调节盘上位于所述空腔内设置有内凹的滑槽，所述的空腔通过端板封闭，在所述端板上开设有模板伸出缝，在所述滑槽内设有滑块，在所述滑块上固定有模板安装杆，在所述模板安装杆上绕装有柔性模板，所述柔性模板通过所述模板伸出缝伸出构成模板固定部；
[0012]预制岩体容器，所述预制岩体容器由底板、垂直于所述底板的前侧板和后侧板以及分别位于所述预制岩体容器左右两侧的所述角度调节盘的端板围成，所述预制岩体容器的上端开口；在所述底板上设有容器调节结构，在所述底板的底面设有垂直向下伸出的螺杆套；
[0013]底座，在所述底座上设有垂直向上伸出的螺杆，所述预制岩体容器通过所述螺杆套安装在所述螺杆上，可沿所述螺杆上下移动；
[0014]模板安装机构固定座，所述模板安装机构固定在所述模板安装机构固定座的上部，所述模板安装机构固定座的下部与所述底座连接。
[0015]作为优选方案，所述容器调节结构是在所述预制岩体容器顶部的四个角上分别开有上下贯穿所述前侧板和后侧板的螺杆安装长孔，在所述预制岩体容器侧面的四个角上分别开有左右贯穿所述前侧板和后侧板的伸缩杆安装长孔，所述螺杆安装长孔与所述伸缩杆安装长孔相贯，在各个所述的伸缩杆安装长孔内穿装有伸缩杆，在各个所述螺杆安装长孔内穿装有螺杆，所述伸缩杆与所述螺杆在所述螺杆安装长孔与所述伸缩杆安装长孔相贯部位连接，在所述的螺杆套的上端穿装有四根朝向所述螺杆的调节杆，各所述调节杆的端部为螺杆结构，分别伸入调节定位块的调节孔内与调节齿轮配合，由所述调节齿轮控制所述调节杆伸入所述调节孔的深度，在所述调节定位块上沿其垂直方向设有螺孔，所述螺杆穿装在所述螺孔内，其下端为调节手柄。
[0016]作为优选方案，所述底座由底板、安装在底板上的前端板和后端板构成，在所述前端板和后端板的内侧分别设有滑槽，在滑槽内分别安装有两对滑块，每对所述滑块通过连接杆连接，所述连接杆上设有定位孔，在所述定位孔内安装有穿过所述定位孔与所述底板连接的定位螺栓，所述模板安装机构固定座安装在所述连接杆上。
[0017]作为优选方案，所述前端板和后端板上端的中部通过连接梁连接，所述螺杆固定在所述连接梁的中部，所述预制岩体容器的螺杆套通过调节轮固定在所述螺杆上，由所述
调节轮控制所述螺杆套上下移动。
[0018]作为优选方案，在所述连接杆的一侧平行的设置有模板底座定位螺杆，所述模板底座定位螺杆的两端固定在所述滑块上，所述模板安装机构固定座是通过开设于其上的安装孔穿装在所述定位螺杆和所述连接杆上。
[0019]作为优选方案，在所述模板安装机构固定座内设有与所述定位螺杆配合的齿轮，所述齿轮与并列设置的调节齿轮啮合，所述调节齿轮的轮轴伸出所述模板安装机构固定座连接调节手柄，通过转动所述调节手柄控制所述模板安装机构固定座在所述定位螺杆上移动。
[0020]作为优选方案，在所述底座上位于所述定位螺杆的一侧设有模板安装机构固定座位移调节刻度；在所述底座的前端板上设有滑块位移刻度。
[0021]作为优选方案，在所述模板安装杆上装有涡卷弹簧，所述柔性模板的末端与所述涡卷弹簧的外端连接。
[0022]作为优选方案本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种相似材料预制岩体三维裂隙的实验方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：制备实验需要的实验装置，并将其放置在平整的场地上；步骤二：根据实验需求确定预制岩体试件的尺寸，调整容器调节结构使得预制岩体容器高度以及底面边长与预制岩体试件尺寸相适应；步骤三：根据底座上的位移尺寸刻度精细控制模板安装机构固定座在底座上的位置，使得左右相对设置的模板安装机构的模板伸出缝位置相对错开，从而控制从裂缝内伸出的柔性模板相对于前后两面的角度；步骤四：先转动粗调手柄得出柔性模板与底面的大概相对角度，再根据刻度转动细调手柄精准得到柔性模板与底面的相对角度；步骤五：向岩体预制容器拉出柔性模板，配置完毕后即可向预制岩体容器内倒入水泥砂浆，待水泥砂浆凝固后，拆下岩体预制容器，抽出柔性模板，用两块板封住岩体预制件的左右端面，向抽出柔性空隙中注入水泥砂浆，待其凝固后此处形成薄弱面，即实验需求的预制的裂纹。2.根据权利要求1所述的一种相似材料预制岩体三维裂隙的实验方法，其特征在于：所述的实验装置包括：模板安装机构，所述模板安装机构有两个，左右相对设置，所述模板安装机构由模板角度调节部以及模板固定部构成；所述模板角度调节部包括细调手柄、粗调手柄、角度调节指示盘、角度调节盘；所述的角度调节指示盘呈圆盘形，其外端设有角度刻度，内端套装角度调节盘，所述角度调节盘与所述角度调节指示盘的连接端为内齿轮结构，另一端为所述模板固定部的安装空腔，在所述角度调节盘轴心的两侧对称的设置了一对粗调齿轮和一对细调齿轮，所述粗调齿轮和细调齿轮分别与所述角度调节盘的内齿轮啮合，所述粗调手柄一端为调节端外露于所述角度调节指示盘外，另一端穿过所述角度调节指示盘伸入所述角度调节盘内，其上安装有齿轮与所述粗调齿轮啮合；所述细调手柄一端为调节端外露于所述角度调节指示盘外，另一端穿过所述粗调手柄伸入所述角度调节盘内，其上安装有齿轮与所述细调齿轮啮合；在所述角度调节盘上位于所述空腔内设置有内凹的滑槽，所述的空腔通过端板封闭，在所述端板上开设有模板伸出缝，在所述滑槽内设有滑块，在所述滑块上固定有模板安装杆，在所述模板安装杆上绕装有柔性模板，所述柔性模板通过所述模板伸出缝伸出构成模板固定部；预制岩体容器，所述预制岩体容器由底板、垂直于所述底板的前侧板和后侧板以及分别位于所述预制岩体容器左右两侧的所述角度调节盘的端板围成，所述预制岩体容器的上端开口；在所述底板上设有容器调节结构，在所述底板的底面设有垂直向下伸出的螺杆套；底座，在所述底座上设有垂直向上伸出的螺杆，所述预制岩体容器通过所述螺杆套安装在所述螺杆上，可沿所述螺杆上下移动；模板安装机构固定座，所述模板安装机构固定在所述模板安装机构固定座的上部，所述模板安装机构固定座的下部与所述底座连接。3.根据权利要求2所述的一种相似材料预制岩体三维裂隙的实验方法，其特征在于：所述容器调节结构是在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘石，李卓远，何欢，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军工程大学，
类型：发明
国别省市：