動(dòng)靜力學(xué)相似模擬試驗(yàn)預(yù)制裂隙組合試模的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種動(dòng)靜力學(xué)相似模擬試驗(yàn)預(yù)制裂隙組合試模。本實(shí)用新型的技術(shù)要點(diǎn)是：凸式圓盤(pán)底座之上通過(guò)臺(tái)階止口配合依次與下層動(dòng)力學(xué)試樣圓模、中層動(dòng)力學(xué)試樣圓模、上層動(dòng)力學(xué)試樣圓模疊加，凸式圓盤(pán)底座與各試樣圓模之間通過(guò)其側(cè)面同向設(shè)置的垂直卡槽和垂直螺栓垂直向緊固連接；下層動(dòng)力學(xué)試樣圓模、中層動(dòng)力學(xué)試樣圓模、上層動(dòng)力學(xué)試樣圓模均為半圓形組合結(jié)構(gòu)，它們分別通過(guò)其各自側(cè)面同向設(shè)置的水平卡槽和水平螺栓將兩個(gè)半圓形水平向緊固連接；中層動(dòng)力學(xué)試樣圓模上布置有若干預(yù)制裂隙口。本實(shí)用新型是能夠根據(jù)需要制作高徑比不同的動(dòng)靜力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)試樣并能對(duì)試樣預(yù)制裂隙，操作簡(jiǎn)單，組合方式靈活，制作試樣質(zhì)量高，節(jié)省試模成本。
【專(zhuān)利說(shuō)明】動(dòng)靜力學(xué)相似模擬試驗(yàn)預(yù)制裂隙組合試模

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于巖體相似模擬試驗(yàn)用的模具領(lǐng)域，具體涉及一種能制備動(dòng)靜力學(xué) 試驗(yàn)所需標(biāo)準(zhǔn)試樣和含預(yù)制裂隙標(biāo)準(zhǔn)試樣的組合試模。

【背景技術(shù)】
[0002] 相似材料模擬試驗(yàn)是常用且有效的礦山巖體工程研究方法，比現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)的人力和 物力耗費(fèi)都少。在相似模擬試驗(yàn)過(guò)程中，須制作標(biāo)準(zhǔn)圓柱形狀的試樣進(jìn)行動(dòng)力學(xué)和靜力學(xué) 試驗(yàn)，同時(shí)，地下巖體內(nèi)部含有大量裂隙，常常需要在標(biāo)準(zhǔn)試樣表面和內(nèi)部預(yù)制裂隙來(lái)研究 裂隙對(duì)相似材料試樣動(dòng)靜力學(xué)特性的影響。動(dòng)力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)試樣直徑通常為50_的圓柱體，高 徑比為1:1或1 :2,靜力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)試樣直徑通常亦為50mm的圓柱體，但高徑比為2:1。目前 要做動(dòng)靜力學(xué)試驗(yàn)，主要有兩種方法制作標(biāo)準(zhǔn)試樣，一種是澆注更大尺寸的方形塊體，能過(guò) 鉆芯、切割、磨面來(lái)制做，這種方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，如果相似材料強(qiáng)度低時(shí)，根本無(wú)法鉆切；另一 種是制作試樣模具，靜力學(xué)試樣和動(dòng)力學(xué)試樣模具分別單獨(dú)配置，即分別制作高徑比為1:1 和高徑比為2:1的模具，目前尚無(wú)高徑比1 :2的試樣模具，且模具都不具備在標(biāo)準(zhǔn)試樣中預(yù) 制裂隙的功能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種具有能制備動(dòng)靜力學(xué)試驗(yàn)所需標(biāo)準(zhǔn) 試樣和含預(yù)制裂隙標(biāo)準(zhǔn)試樣的多功能組合試模，具體技術(shù)方案是：
[0004] 該動(dòng)靜力學(xué)相似模擬試驗(yàn)預(yù)制裂隙組合試模，它包括凸式圓盤(pán)底座、下層動(dòng)力學(xué) 試樣圓模、中層動(dòng)力學(xué)試樣圓模、上層動(dòng)力學(xué)試樣圓模；所述凸式圓盤(pán)底座之上通過(guò)臺(tái)階止 口配合依次與下層動(dòng)力學(xué)試樣圓模、中層動(dòng)力學(xué)試樣圓模、上層動(dòng)力學(xué)試樣圓模疊加形成 組合試模，凸式圓盤(pán)底座與各試樣圓模之間通過(guò)其側(cè)面同向設(shè)置的垂直卡槽和垂直螺栓垂 直向緊固連接；下層動(dòng)力學(xué)試樣圓模、中層動(dòng)力學(xué)試樣圓模、上層動(dòng)力學(xué)試樣圓模均為半圓 形組合結(jié)構(gòu)，它們分別通過(guò)其各自側(cè)面同向設(shè)置的水平卡槽和水平螺栓將兩個(gè)半圓形水平 向緊固連接；所述上層動(dòng)力學(xué)試樣圓模和下層動(dòng)力學(xué)試樣圓模的高徑比均為1:2,所述中 層動(dòng)力學(xué)試樣圓模的高徑比為1: 1，中層動(dòng)力學(xué)試樣圓模上布置有若干預(yù)制裂隙口。
[0005] 具體地說(shuō)，所述凸式圓盤(pán)底座、下層動(dòng)力學(xué)試樣圓模、中層動(dòng)力學(xué)試樣圓模、上層 動(dòng)力學(xué)試樣圓模各自相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面分別設(shè)置有一個(gè)垂直卡槽，垂直卡槽為U型卡槽；凸 式圓盤(pán)底座、下層動(dòng)力學(xué)試樣圓模、中層動(dòng)力學(xué)試樣圓模和上層動(dòng)力學(xué)試樣圓模同向側(cè)面 的垂直卡槽通過(guò)垂直螺栓垂直向緊固連接，垂直螺栓的底部和凸式圓盤(pán)底座的垂直卡槽上 設(shè)有銷(xiāo)孔和插銷(xiāo)，垂直螺栓的頂部通過(guò)螺紋連接有旋扭。
[0006] 具體地說(shuō)，所述下層動(dòng)力學(xué)試樣圓模、中層動(dòng)力學(xué)試樣圓模、上層動(dòng)力學(xué)試樣圓模 各自的兩個(gè)半圓形的兩個(gè)開(kāi)口端側(cè)面分別設(shè)置有一個(gè)水平卡槽，水平卡槽為U型卡槽；下 層動(dòng)力學(xué)試樣圓模、中層動(dòng)力學(xué)試樣圓模、上層動(dòng)力學(xué)試樣圓模各自的兩個(gè)半圓形的同向 開(kāi)口端側(cè)面的水平卡槽兩兩通過(guò)水平螺栓將兩個(gè)半圓形水平向緊固連接，水平螺栓的一端 和其中一個(gè)水平卡槽上設(shè)有銷(xiāo)孔和插銷(xiāo)，水平螺栓的另一端通過(guò)螺紋連接有旋扭；所述兩 個(gè)半圓形的開(kāi)口端面通過(guò)臺(tái)階止口咬合。
[0007] 具體地說(shuō)，所述凸式圓盤(pán)底座的頂面為凸式臺(tái)階止口，下層動(dòng)力學(xué)試樣圓模的底 面是與該凸式臺(tái)階止口相配合的凹式臺(tái)階止口；中層動(dòng)力學(xué)試樣圓模和上層動(dòng)力學(xué)試樣圓 模的底面是與下層動(dòng)力學(xué)試樣圓模的底面相同的凹式臺(tái)階止口；下層動(dòng)力學(xué)試樣圓模的頂 面和中層動(dòng)力學(xué)試樣圓模的頂面是與凸式圓盤(pán)底座的項(xiàng)面相同的凸式臺(tái)階止口。
[0008] 具體地說(shuō)，所述下層動(dòng)力學(xué)試樣圓模、中層動(dòng)力學(xué)試樣圓模、上層動(dòng)力學(xué)試樣圓模 的內(nèi)直徑均為50mm，所述中層動(dòng)力學(xué)試樣圓模上的預(yù)制裂隙口呈多角度布置。
[0009] 本實(shí)用新型的動(dòng)靜力學(xué)相似模擬試驗(yàn)預(yù)制裂隙組合試模，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，解決了動(dòng)力 學(xué)標(biāo)準(zhǔn)試樣制作和預(yù)制裂隙等難題，易安裝拆卸，基本不會(huì)因?yàn)椴鹦秾?dǎo)致試樣的損壞，提高 了試樣成型質(zhì)量，確保動(dòng)靜力學(xué)強(qiáng)度、彈性模量等技術(shù)參數(shù)的檢測(cè)結(jié)果。另外，本實(shí)用新型 是能夠根據(jù)需要制作高徑比1:1和高徑比1 :2的動(dòng)力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)試樣、高徑比2:1靜力學(xué)標(biāo)準(zhǔn) 試樣并能對(duì)試樣預(yù)制裂隙的多功能組合試模，操作簡(jiǎn)單，組合方式靈活，制作試樣質(zhì)量高， 節(jié)省試模成本。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例1的整體組合結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011] 圖2是圖1沿垂直螺栓中心半剖的剖面圖。
[0012] 圖3是圖1沿兩個(gè)半圓形開(kāi)口端咬合處中心半剖的剖面圖。
[0013] 圖4是圖1的水平剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014] 圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例2沿兩個(gè)半圓形開(kāi)口端咬合處中心半剖的剖面圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0016] 實(shí)施例1 :
[0017] 參見(jiàn)圖1至圖4,本實(shí)施例由凸式圓盤(pán)底座1、下層動(dòng)力學(xué)試樣圓模4、中層動(dòng)力學(xué) 試樣圓模3、上層動(dòng)力學(xué)試樣圓模2通過(guò)臺(tái)階止口配合依次疊加形成組合試模；由圖2和圖 3可看到，凸式圓盤(pán)底座1的頂面為凸式臺(tái)階止口，下層動(dòng)力學(xué)試樣圓模4的底面是與凸式 圓盤(pán)底座1的凸式臺(tái)階止口相配合的凹式臺(tái)階止口，中層動(dòng)力學(xué)試樣圓模3和上層動(dòng)力學(xué) 試樣圓模2的底面是與下層動(dòng)力學(xué)試樣圓模4的底面相同的凹式臺(tái)階止口，下層動(dòng)力學(xué)試 樣圓模4的頂面和中層動(dòng)力學(xué)試樣圓模3的頂面是與凸式圓盤(pán)底座4的項(xiàng)面相同的凸式臺(tái) 階止口。
[0018] 由圖1、圖2、圖4可見(jiàn)，凸式圓盤(pán)底座1、下層動(dòng)力學(xué)試樣圓模4、中層動(dòng)力學(xué)試樣 圓模3、上層動(dòng)力學(xué)試樣圓模2各自相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面分別設(shè)置有一個(gè)垂直卡槽8,垂直卡槽 8為U型卡槽；凸式圓盤(pán)底座1、下層動(dòng)力學(xué)試樣圓模4、中層動(dòng)力學(xué)試樣圓模3和上層動(dòng)力 學(xué)試樣圓模2同向側(cè)面的垂直卡槽8通過(guò)垂直螺栓5垂直向緊固連接，垂直螺栓5的底部 和凸式圓盤(pán)底座1的垂直卡槽上8設(shè)有銷(xiāo)孔和插銷(xiāo)11，垂直螺栓5的頂部通過(guò)螺紋連接有 旋扭12。
[0019] 由圖1、圖3、圖4可見(jiàn)，下層動(dòng)力學(xué)試樣圓模4、中層動(dòng)力學(xué)試樣圓模3、上層動(dòng)力 學(xué)試樣圓模2均為半圓形組合結(jié)構(gòu)，下層動(dòng)力學(xué)試樣圓模4、中層動(dòng)力學(xué)試樣圓模3、上層動(dòng) 力學(xué)試樣圓模2各自的兩個(gè)半圓形的兩個(gè)開(kāi)口端側(cè)面分別設(shè)置有一個(gè)水平卡槽9,水平卡 槽9為U型卡槽；下層動(dòng)力學(xué)試樣圓模4、中層動(dòng)力學(xué)試樣圓模3、上層動(dòng)力學(xué)試樣圓模2各 自的兩個(gè)半圓形的同向開(kāi)口端側(cè)面的水平卡槽9兩兩通過(guò)水平螺栓6將兩個(gè)半圓形水平向 緊固連接，水平螺栓6的一端和其中一個(gè)水平卡槽9上設(shè)有銷(xiāo)孔和插銷(xiāo)13,水平螺栓6的另 一端通過(guò)螺紋連接有旋扭7 ;從圖4中可見(jiàn)，兩個(gè)半圓形的開(kāi)口端面通過(guò)臺(tái)階止口咬合。
[0020] 本實(shí)施例中，上層動(dòng)力學(xué)試樣圓模2和下層動(dòng)力學(xué)試樣圓模4的高徑比均為1:2， 中層動(dòng)力學(xué)試樣圓模3的高徑比為1:1 ;下層動(dòng)力學(xué)試樣圓模4、中層動(dòng)力學(xué)試樣圓模3、上 層動(dòng)力學(xué)試樣圓模2的內(nèi)直徑均為50mm，因此，本實(shí)施例的組合試模的高徑比是2:1，符合 靜力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)試樣直徑為50mm、高徑比為2:1的圓柱體的要求。由圖1至圖3中可見(jiàn)，中層動(dòng) 力學(xué)試樣圓模3上布置有若干預(yù)制裂隙口 10,預(yù)制裂隙口 10呈多角度布置，因此，也具備在 標(biāo)準(zhǔn)試樣中預(yù)制裂隙的功能。
[0021] 本實(shí)施例的組合試模，整體可采用金屬或強(qiáng)度高的非金屬材料制成，需根據(jù)試樣 的高度加工對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度的垂直螺栓5。本實(shí)施例的使用過(guò)程如下：
[0022] 首先將水平螺栓6安裝于具有插銷(xiāo)13的水平卡槽9,分別將上、中、下層圓模的水 平卡槽9兩兩對(duì)齊，水平螺栓6水平置于兩對(duì)水平卡槽9的卡槽內(nèi)，旋緊水平螺栓6上的旋 扭7,使各層圓模的兩個(gè)半圓形模板接合緊密，防止接頭處滲漿；將上、中、下層圓模依次疊 放在凸式圓盤(pán)底座1上，將各層圓模的兩側(cè)垂直卡槽8中心對(duì)齊，將兩根垂直螺栓5安裝于 具有插銷(xiāo)11的底座1的垂直卡槽8上，將兩根垂直螺栓5分別垂直置于兩側(cè)垂直卡槽8的 中心，旋緊垂直螺栓5上的旋扭12,使各層圓模和底座1疊加緊密，以防止振動(dòng)成型相似材 料時(shí)試模松動(dòng)漏漿；將所有預(yù)制裂隙口 10用錫箔紙封住，振實(shí)相似材料后，用薄鐵片從想 要的預(yù)制裂隙口 10插入相似材料中，足夠的養(yǎng)護(hù)時(shí)間之后，取出薄鐵片并拆模，即得到具 有預(yù)制裂隙的標(biāo)準(zhǔn)靜力學(xué)試樣。
[0023] 實(shí)施例2 :
[0024] 參見(jiàn)圖5,本實(shí)施例是在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上變化的，即將實(shí)施例1中的上層動(dòng)力學(xué) 試樣圓模2和下層動(dòng)力學(xué)試樣圓模4拆卸掉，直接將中層動(dòng)力學(xué)試樣圓模3疊放在凸式圓 盤(pán)底座1之上，從而形成了高徑比為1:1的試模，符合動(dòng)力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)試樣直徑為50mm、高徑比 為1:1的圓柱體的要求，并且也具備在標(biāo)準(zhǔn)試樣中預(yù)制裂隙的功能。
[0025] 本實(shí)施例的使用過(guò)程如下：
[0026] 取中層動(dòng)力學(xué)試樣圓模3,與實(shí)施例1類(lèi)似，用水平螺栓6和旋扭7旋緊兩個(gè)半圓 形模板，將中層動(dòng)力學(xué)試樣圓模3疊放在凸式圓盤(pán)底座1上，用垂直螺栓5和旋扭12將中 層動(dòng)力學(xué)試樣圓模3和凸式圓盤(pán)底座1旋緊；與實(shí)施例1類(lèi)似，用薄鐵片預(yù)制裂隙，得到具 有預(yù)制裂隙的標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)力學(xué)試樣。
[0027] 本實(shí)用新型是一種動(dòng)靜力學(xué)相似模擬試驗(yàn)預(yù)制裂隙組合試模，該試模能根據(jù)需要 制作高徑比1:1和高徑比1 :2的動(dòng)力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)試樣、高徑比2:1的靜力學(xué)標(biāo)準(zhǔn)試樣并能對(duì)試 樣預(yù)制裂隙，操作簡(jiǎn)單，組合方式靈活，制作試樣質(zhì)量高，節(jié)省試模成本。
[0028] 以上實(shí)施例并非本實(shí)用新型的全部?jī)?nèi)容，只是本實(shí)用新型的兩種不同的較好推廣 例，一切在本實(shí)用新型精神范圍內(nèi)所做的等同替換或變化，都將在本實(shí)用新型保護(hù)范圍以 內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種動(dòng)靜力學(xué)相似模擬試驗(yàn)預(yù)制裂隙組合試模，其特征在于：它包括凸式圓盤(pán)底 座、下層動(dòng)力學(xué)試樣圓模、中層動(dòng)力學(xué)試樣圓模、上層動(dòng)力學(xué)試樣圓模；所述凸式圓盤(pán)底座 之上通過(guò)臺(tái)階止口配合依次與下層動(dòng)力學(xué)試樣圓模、中層動(dòng)力學(xué)試樣圓模、上層動(dòng)力學(xué)試 樣圓模疊加形成組合試模，凸式圓盤(pán)底座與各試樣圓模之間通過(guò)其側(cè)面同向設(shè)置的垂直卡 槽和垂直螺栓垂直向緊固連接；下層動(dòng)力學(xué)試樣圓模、中層動(dòng)力學(xué)試樣圓模、上層動(dòng)力學(xué)試 樣圓模均為半圓形組合結(jié)構(gòu)，它們分別通過(guò)其各自側(cè)面同向設(shè)置的水平卡槽和水平螺栓將 兩個(gè)半圓形水平向緊固連接；所述上層動(dòng)力學(xué)試樣圓模和下層動(dòng)力學(xué)試樣圓模的高徑比均 為1:2,所述中層動(dòng)力學(xué)試樣圓模的高徑比為1:1，中層動(dòng)力學(xué)試樣圓模上布置有若干預(yù)制 裂隙口。
2. 根據(jù)權(quán)利利要求1所述動(dòng)靜力學(xué)相似模擬試驗(yàn)預(yù)制裂隙組合試模，其特征在于：所 述凸式圓盤(pán)底座、下層動(dòng)力學(xué)試樣圓模、中層動(dòng)力學(xué)試樣圓模、上層動(dòng)力學(xué)試樣圓模各自相 對(duì)的兩個(gè)側(cè)面分別設(shè)置有一個(gè)垂直卡槽，垂直卡槽為U型卡槽；凸式圓盤(pán)底座、下層動(dòng)力學(xué) 試樣圓模、中層動(dòng)力學(xué)試樣圓模和上層動(dòng)力學(xué)試樣圓模同向側(cè)面的垂直卡槽通過(guò)垂直螺栓 垂直向緊固連接，垂直螺栓的底部和凸式圓盤(pán)底座的垂直卡槽上設(shè)有銷(xiāo)孔和插銷(xiāo)，垂直螺 栓的頂部通過(guò)螺紋連接有旋扭。
3. 根據(jù)權(quán)利利要求1所述動(dòng)靜力學(xué)相似模擬試驗(yàn)預(yù)制裂隙組合試模，其特征在于：所 述下層動(dòng)力學(xué)試樣圓模、中層動(dòng)力學(xué)試樣圓模、上層動(dòng)力學(xué)試樣圓模各自的兩個(gè)半圓形的 兩個(gè)開(kāi)口端側(cè)面分別設(shè)置有一個(gè)水平卡槽，水平卡槽為U型卡槽；下層動(dòng)力學(xué)試樣圓模、中 層動(dòng)力學(xué)試樣圓模、上層動(dòng)力學(xué)試樣圓模各自的兩個(gè)半圓形的同向開(kāi)口端側(cè)面的水平卡槽 兩兩通過(guò)水平螺栓將兩個(gè)半圓形水平向緊固連接，水平螺栓的一端和其中一個(gè)水平卡槽上 設(shè)有銷(xiāo)孔和插銷(xiāo)，水平螺栓的另一端通過(guò)螺紋連接有旋扭；所述兩個(gè)半圓形的開(kāi)口端面通 過(guò)臺(tái)階止口咬合。
4. 根據(jù)權(quán)利利要求1所述動(dòng)靜力學(xué)相似模擬試驗(yàn)預(yù)制裂隙組合試模，其特征在于：所 述凸式圓盤(pán)底座的頂面為凸式臺(tái)階止口，下層動(dòng)力學(xué)試樣圓模的底面是與該凸式臺(tái)階止口 相配合的凹式臺(tái)階止口；中層動(dòng)力學(xué)試樣圓模和上層動(dòng)力學(xué)試樣圓模的底面是與下層動(dòng)力 學(xué)試樣圓模的底面相同的凹式臺(tái)階止口；下層動(dòng)力學(xué)試樣圓模的頂面和中層動(dòng)力學(xué)試樣圓 模的頂面是與凸式圓盤(pán)底座的項(xiàng)面相同的凸式臺(tái)階止口。
5. 根據(jù)權(quán)利利要求1所述動(dòng)靜力學(xué)相似模擬試驗(yàn)預(yù)制裂隙組合試模，其特征在于：所 述下層動(dòng)力學(xué)試樣圓模、中層動(dòng)力學(xué)試樣圓模、上層動(dòng)力學(xué)試樣圓模的內(nèi)直徑均為50mm，所 述中層動(dòng)力學(xué)試樣圓模上的預(yù)制裂隙口呈多角度布置。
【文檔編號(hào)】G01N1/28GK203869926SQ201420300221
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月6日
【發(fā)明者】王斌, 曾澤民, 曾國(guó)正, 陳仲之, 賈古寧, 萬(wàn)文, 斐云龍, 劉加柱 申請(qǐng)人:湖南科技大學(xué)