本發(fā)明涉及一種含多組裂隙的巖石模型試樣制作模具，尤其是一種能考慮多角度、不同空間位置的多裂隙巖石相似模型的制作模具，適用于制作裂隙的巖石相似模型以及試驗研究。

背景技術(shù)：

巖體中裂隙面的存在破壞了自身的完整性和連續(xù)性，巖體的強(qiáng)度要遠(yuǎn)低于巖石強(qiáng)度。由于裂隙面的幾何形狀、充填性質(zhì)與空間展布規(guī)律的不同，導(dǎo)致了巖體的強(qiáng)度、變形特性存在明顯的差異性。預(yù)制裂隙在影響裂隙試件發(fā)生破壞時起主導(dǎo)作用，裂隙的分布狀態(tài)，影響著裂隙尖端微裂紋的發(fā)育、貫通模式。因此在巖石工程領(lǐng)域內(nèi)，制作標(biāo)準(zhǔn)的巖石相似模型是關(guān)鍵技術(shù)之一。

目前，國內(nèi)外學(xué)者大都采用制作含裂隙巖石試樣模型來替代天然巖石試樣，進(jìn)行相關(guān)試驗研究。主要有以下兩種：一種制作含裂隙的巖石試樣模型時會預(yù)先在三維制圖軟件中設(shè)定每個裂隙的大小、厚度與空間位置，然后利用薄片狀水溶紙，形成預(yù)制裂隙。另一種含裂隙巖石模型試樣的模擬裂隙材料主要為聚酯薄膜、牛皮紙、金屬片或水溶紙，內(nèi)部裂隙是通過固定器固定。這兩種裂隙的角度一般為30°、45°、60°幾個特殊的角度。

上述現(xiàn)有技術(shù)在一定程度上解決了含裂隙巖石制作的問題，主要還存在如下不足：

(1)較多的模具中，裂隙的固定難度較大，裂隙以單裂隙為主，較少考慮多裂隙、不同空間的裂隙；

(2)裂隙角度考慮的較少，一般只采用一些特征性角度(0°、30°、45°、60°等)來模擬原巖。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服已有技術(shù)無法有效制作多角度裂隙巖石試樣模型的不足，本發(fā)明提供了一種原理簡單、操作方便、成本低廉、成型效果好、能充分考慮巖體裂隙不同空間位置及多角度的含多組裂隙的巖石模型試樣制作模具。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種含多組裂隙的巖石模型試樣制作模具，包括底座，所述制作模具還包括兩塊側(cè)板和長條板，所述兩塊側(cè)板分別固定在底座的兩側(cè)，所述兩塊側(cè)板的前端之間、后端之間布置至少兩塊長條板，所述長條板固定在底座上，相鄰長條板之間固定連接，所述長條板上自上而下設(shè)置用于固定裂隙的孔，所述側(cè)板和長條板圍成模具型腔。

進(jìn)一步，所述底座上開有供所述長條板插接的鏤空處，所述長條板的底部安裝在所述鏤空處。

再進(jìn)一步，相鄰的所述長條板之間嵌套連接。

優(yōu)選的，相鄰的長條板中，一個長條板的側(cè)邊設(shè)有翼緣，另一個長條的側(cè)邊設(shè)有凹槽，所述翼緣插接在所述凹槽內(nèi)。

所述長條板與側(cè)板之間嵌套連接。

更進(jìn)一步，所述長條板分為A類長條板和B類長條板，所述A類長條板兩側(cè)有翼緣，B類長條板兩側(cè)有凹槽，所述A類長條板和B類長條板交錯間隔布置。

所述孔中帶有螺紋。

所述制樣模具還包括墊塊，所述墊塊位于底座上，所述長條板位于墊塊上。

所述墊塊為至少兩塊。根據(jù)需要，在設(shè)定的長條板下方布置墊塊。

所述制樣模具還包括夾緊裝置，連接后的至少兩塊長條板的上部安裝所述夾緊裝置。

本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在：(1)本制作模具組裝而成，模具的長條板有多個且獨立，可以對長條板進(jìn)行調(diào)節(jié)從而可以將裂隙調(diào)節(jié)到所需要的數(shù)量、角度和空間位置，不會因為制作模具調(diào)節(jié)裝置損壞而影響到整個制樣裝置的使用，整體構(gòu)造簡單；

(2)本模具可以滿足0°～360°(每間隔5°)傾斜角度，其中0°-45°和135°～180°由調(diào)節(jié)小孔位置完成，45°～135°和180°～360°(每間隔5°)，由上述對應(yīng)角度的試塊翻轉(zhuǎn)得到；

(3)本模具可以通過在多個長條板上固定裂隙制作出含單裂隙、雙裂隙、多裂隙等的相似巖石試樣；

(4)本模具可通過設(shè)置不同數(shù)量的墊塊在巖石相似模型的上部、中部、下部預(yù)制裂隙；

(5)本模具可通過在不同的長條板上綁定裂隙從而實現(xiàn)左邊、中間、右邊的含預(yù)制裂隙的巖石試樣。

附圖說明

圖1是含多組裂隙的巖石模型試樣制作模具的主視圖。

圖2是制作模具的側(cè)視圖。

圖3是制作模具的俯視圖。

圖4是模具夾緊的示意圖。

圖5是制作模具中A類長條板的示意圖。

圖6是制作模具中B類長條板的示意圖。

圖7是不同角度的單裂隙示意圖。

圖8是豎直方向不同高度的單裂隙示意圖。

圖9是水平方向不同位置的單裂隙示意圖。

圖10是墊塊連接方式的示意圖。

圖11是不同數(shù)量墊塊的示意圖。

圖12是角度翻轉(zhuǎn)的示意圖。

圖13是雙裂隙制作的示意圖。

圖中：1為底座，2為側(cè)板，3為長條板，4為長條板翼緣，5為螺栓孔，6為裂隙，7為夾緊裝置，8為墊塊。

具體實施方式

下面結(jié)合圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

參照圖1～圖13，一種含多組裂隙的巖石模型試樣制作模具，包括底座2、長條板3以及墊塊，底座1前后鏤空，相互嵌入連接的長條板3插入底座1上的鏤空處，再由夾緊裝置7夾緊。模具在傳統(tǒng)混凝土試塊模具的基礎(chǔ)上改造而成，通過調(diào)節(jié)長條板3上小孔的相對位置以及墊塊的數(shù)量來滿足不同空間位置的多角度多裂隙模型試驗制作。

長條板3分為A類長條板和B類長條板。A類長條板尺寸為16mm×10mm×200mm，兩側(cè)有3mm×2mm×200mm的翼緣，中間設(shè)有10個孔，用于固定裂隙?？字袔в新菁y，由對應(yīng)尺寸的螺母擰緊即可起到封閉作用。B類長條板尺寸為16mm×10mm×200mm，兩側(cè)有3mm×2mm×200mm的凹槽，中間設(shè)有10個孔，用于固定裂隙。使用時，由3塊A類長條板和2塊B類長條板相互間隔嵌入再插入側(cè)板的凹槽中，再由夾緊裝置夾緊從而起到固定作用。

墊塊8為鐵塊，構(gòu)造與作用機(jī)理與長條板類似。分為兩類，一類尺寸為16mm×10mm×6mm，兩側(cè)有3mm×2mm×6mm的翼緣。另一類尺寸為16mm×10mm×6mm，兩側(cè)有3mm×2mm×6mm的凹槽。使用時，墊塊相互間隔嵌入再插入側(cè)板的凹槽中，通過不同數(shù)量的墊塊來調(diào)節(jié)裂隙的豎向位置，從而制作出不同傾向、空間分布、裂隙數(shù)的裂隙。

模具基本采用鋼板拼接，拼接的長條板上部利用夾緊裝置夾緊，長條板之間相互嵌入連接。組裝方便，拆卸也只需旋開夾緊裝置，再把鋼板取下即可。

多角度實現(xiàn)(繞水平軸逆時針旋轉(zhuǎn)成的角度)：

模具組裝時長條板插入底座鏤空處，上端用夾緊裝置固定夾緊，在長條板上固定裂隙實現(xiàn)預(yù)制裂隙。

(1)實現(xiàn)內(nèi)含0°～45°(間隔5°)的預(yù)制裂隙巖石模型試樣將帶裂隙的水溶線穿過左側(cè)長條板0號和右側(cè)長條板0號時可實現(xiàn)0°角。

將帶裂隙的水溶線穿過左側(cè)長條板0號和右側(cè)長條板1號時可實現(xiàn)5°角。

將帶裂隙的水溶線穿過左側(cè)長條板0號和右側(cè)長條板2號時可實現(xiàn)10°角。

將帶裂隙的水溶線穿過左側(cè)長條板0號和右側(cè)長條板3號時可實現(xiàn)15°角。

將帶裂隙的水溶線穿過左側(cè)長條板0號和右側(cè)長條板4號時可實現(xiàn)20°角。

將帶裂隙的水溶線穿過左側(cè)長條板0號和右側(cè)長條板5號時可實現(xiàn)25°角。

將帶裂隙的水溶線穿過左側(cè)長條板0號和右側(cè)長條板6號時可實現(xiàn)30°角。

將帶裂隙的水溶線穿過左側(cè)長條板0號和右側(cè)長條板7號時可實現(xiàn)35°角。

將帶裂隙的水溶線穿過左側(cè)長條板0號和右側(cè)長條板8號時可實現(xiàn)40°角。

將帶裂隙的水溶線穿過左側(cè)長條板0號和右側(cè)長條板9號時可實現(xiàn)45°角。

(2)實現(xiàn)內(nèi)含135°～180°(間隔5°)的預(yù)制裂隙巖石模型試樣

將帶裂隙的水溶線穿過左側(cè)長條板9號和右側(cè)長條板0號時可實現(xiàn)135°角。

將帶裂隙的水溶線穿過左側(cè)長條板8號和右側(cè)長條板0號時可實現(xiàn)140°角。

將帶裂隙的水溶線穿過左側(cè)長條板7號和右側(cè)長條板0號時可實現(xiàn)145°角。

將帶裂隙的水溶線穿過左側(cè)長條板6號和右側(cè)長條板0號時可實現(xiàn)150°角。

將帶裂隙的水溶線穿過左側(cè)長條板5號和右側(cè)長條板0號時可實現(xiàn)155°角。

將帶裂隙的水溶線穿過左側(cè)長條板4號和右側(cè)長條板0號時可實現(xiàn)160°角。

將帶裂隙的水溶線穿過左側(cè)長條板3號和右側(cè)長條板0號時可實現(xiàn)165°角。

將帶裂隙的水溶線穿過左側(cè)長條板2號和右側(cè)長條板0號時可實現(xiàn)170°角。

將帶裂隙的水溶線穿過左側(cè)長條板1號和右側(cè)長條板0號時可實現(xiàn)175°角。

將帶裂隙的水溶線穿過左側(cè)長條板0號和右側(cè)長條板0號時可實現(xiàn)180°角。

(3)實現(xiàn)內(nèi)含45°～90°(間隔5°)的預(yù)制裂隙巖石模型試樣

將(2)中所制作的巖石模型試樣向右翻轉(zhuǎn)90°即可得到。

將135°角裂隙的巖石模型試樣向右翻轉(zhuǎn)90°時可實現(xiàn)45°角。

將140°角裂隙的巖石模型試樣向右翻轉(zhuǎn)90°時可實現(xiàn)50°角。

將145°角裂隙的巖石模型試樣向右翻轉(zhuǎn)90°時可實現(xiàn)55°角。

將150°角裂隙的巖石模型試樣向右翻轉(zhuǎn)90°時可實現(xiàn)60°角。

將155°角裂隙的巖石模型試樣向右翻轉(zhuǎn)90°時可實現(xiàn)65°角。

將160°角裂隙的巖石模型試樣向右翻轉(zhuǎn)90°時可實現(xiàn)70°角。

將165°角裂隙的巖石模型試樣向右翻轉(zhuǎn)90°時可實現(xiàn)75°角。

將170°角裂隙的巖石模型試樣向右翻轉(zhuǎn)90°時可實現(xiàn)80°角。

將175°角裂隙的巖石模型試樣向右翻轉(zhuǎn)90°時可實現(xiàn)85°角。

將180°角裂隙的巖石模型試樣向右翻轉(zhuǎn)90°時可實現(xiàn)90°角。

(4)實現(xiàn)內(nèi)含90°～135°(間隔5°)的預(yù)制裂隙巖石模型試樣

將(1)中所制作的巖石模型試樣向左翻轉(zhuǎn)90°即可得到

將0°角裂隙的巖石模型試樣向左翻轉(zhuǎn)90°時可實現(xiàn)90°角。

將5°角裂隙的巖石模型試樣向左翻轉(zhuǎn)90°時可實現(xiàn)95°角。

將10°角裂隙的巖石模型試樣向左翻轉(zhuǎn)90°時可實現(xiàn)100°角。

將15°角裂隙的巖石模型試樣向左翻轉(zhuǎn)90°時可實現(xiàn)105°角。

將20°角裂隙的巖石模型試樣向左翻轉(zhuǎn)90°時可實現(xiàn)110°角。

將25°角裂隙的巖石模型試樣向左翻轉(zhuǎn)90°時可實現(xiàn)115°角。

將30°角裂隙的巖石模型試樣向左翻轉(zhuǎn)90°時可實現(xiàn)120°角。

將35°角裂隙的巖石模型試樣向左翻轉(zhuǎn)90°時可實現(xiàn)125°角。

將40°角裂隙的巖石模型試樣向左翻轉(zhuǎn)90°時可實現(xiàn)130°角。

將45°角裂隙的巖石模型試樣向左翻轉(zhuǎn)90°時可實現(xiàn)135°角。

(5)實現(xiàn)內(nèi)含180°～225°(間隔5°)的預(yù)制裂隙巖石模型試樣

將(1)中所制作的巖石模型試樣翻轉(zhuǎn)180°即可得到。

將0°角裂隙的巖石模型試樣翻轉(zhuǎn)180°時可實現(xiàn)180°角。

將5°角裂隙的巖石模型試樣翻轉(zhuǎn)180°時可實現(xiàn)185°角。

將10°角裂隙的巖石模型試樣翻轉(zhuǎn)180°時可實現(xiàn)190°角。

將15°角裂隙的巖石模型試樣翻轉(zhuǎn)180°時可實現(xiàn)195°角。

將20°角裂隙的巖石模型試樣翻轉(zhuǎn)180°時可實現(xiàn)200°角。

將25°角裂隙的巖石模型試樣翻轉(zhuǎn)180°時可實現(xiàn)205°角。

將30°角裂隙的巖石模型試樣翻轉(zhuǎn)180°時可實現(xiàn)210°角。

將35°角裂隙的巖石模型試樣翻轉(zhuǎn)180°時可實現(xiàn)215°角。

將40°角裂隙的巖石模型試樣翻轉(zhuǎn)180°時可實現(xiàn)220°角。

將45°角裂隙的巖石模型試樣翻轉(zhuǎn)180°時可實現(xiàn)225°角。

(6)實現(xiàn)內(nèi)含225°～270°(間隔5°)的預(yù)制裂隙巖石模型試樣

將(2)中所制作的巖石模型試樣向左翻轉(zhuǎn)90°即可得到。

將135°角裂隙的巖石模型試樣向左翻轉(zhuǎn)90°時可實現(xiàn)225°角。

將140°角裂隙的巖石模型試樣向左翻轉(zhuǎn)90°時可實現(xiàn)230°角。

將145°角裂隙的巖石模型試樣向左翻轉(zhuǎn)90°時可實現(xiàn)235°角。

將150°角裂隙的巖石模型試樣向左翻轉(zhuǎn)90°時可實現(xiàn)240°角。

將155°角裂隙的巖石模型試樣向左翻轉(zhuǎn)90°時可實現(xiàn)245°角。

將160°角裂隙的巖石模型試樣向左翻轉(zhuǎn)90°時可實現(xiàn)250°角。

將165°角裂隙的巖石模型試樣向左翻轉(zhuǎn)90°時可實現(xiàn)255°角。

將170°角裂隙的巖石模型試樣向左翻轉(zhuǎn)90°時可實現(xiàn)260°角。

將175°角裂隙的巖石模型試樣向左翻轉(zhuǎn)90°時可實現(xiàn)265°角。

將180°角裂隙的巖石模型試樣向左翻轉(zhuǎn)90°時可實現(xiàn)270°角。

(7)實現(xiàn)內(nèi)含270°～315°(間隔5°)的預(yù)制裂隙巖石模型試樣

將(1)中所制作的巖石模型試樣向右翻轉(zhuǎn)90°即可得到。

將0°角裂隙的巖石模型試樣向右翻轉(zhuǎn)90°時可實現(xiàn)270°角。

將5°角裂隙的巖石模型試樣向右翻轉(zhuǎn)90°時可實現(xiàn)275°角。

將10°角裂隙的巖石模型試樣向右翻轉(zhuǎn)90°時可實現(xiàn)280°角。

將15°角裂隙的巖石模型試樣向右翻轉(zhuǎn)90°時可實現(xiàn)285°角。

將20°角裂隙的巖石模型試樣向右翻轉(zhuǎn)90°時可實現(xiàn)290°角。

將25°角裂隙的巖石模型試樣向右翻轉(zhuǎn)90°時可實現(xiàn)295°角。

將30°角裂隙的巖石模型試樣向右翻轉(zhuǎn)90°時可實現(xiàn)300°角。

將35°角裂隙的巖石模型試樣向右翻轉(zhuǎn)90°時可實現(xiàn)305°角。

將40°角裂隙的巖石模型試樣向右翻轉(zhuǎn)90°時可實現(xiàn)310°角。

將45°角裂隙的巖石模型試樣向右翻轉(zhuǎn)90°時可實現(xiàn)315°角。

(8)實現(xiàn)內(nèi)含315°～360°(間隔5°)的預(yù)制裂隙巖石模型試樣

將(2)中所制作的巖石模型試樣翻轉(zhuǎn)180°即可得到。

將135°角裂隙的巖石模型試樣翻轉(zhuǎn)180°時可實現(xiàn)315°角。

將140°角裂隙的巖石模型試樣翻轉(zhuǎn)180°時可實現(xiàn)320°角。

將145°角裂隙的巖石模型試樣翻轉(zhuǎn)180°時可實現(xiàn)325°角。

將150°角裂隙的巖石模型試樣向左翻轉(zhuǎn)180°時可實現(xiàn)330°角。

將155°角裂隙的巖石模型試樣向左翻轉(zhuǎn)180°時可實現(xiàn)335°角。

將160°角裂隙的巖石模型試樣向左翻轉(zhuǎn)180°時可實現(xiàn)340°角。

將165°角裂隙的巖石模型試樣向左翻轉(zhuǎn)180°時可實現(xiàn)345°角。

將170°角裂隙的巖石模型試樣向左翻轉(zhuǎn)180°時可實現(xiàn)350°角。

將175°角裂隙的巖石模型試樣向左翻轉(zhuǎn)180°時可實現(xiàn)355°角。

將180°角裂隙的巖石模型試樣向左翻轉(zhuǎn)180°時可實現(xiàn)360°角。

多空間位置實現(xiàn)：

(1)豎直方向不同高度的裂隙布置

在底座上添加墊塊調(diào)節(jié)長條板的豎向位置，從而調(diào)節(jié)裂隙的位置。當(dāng)?shù)鬃蠜]有墊塊的時候，裂隙在模具的底部；當(dāng)?shù)鬃涎b有四塊左右墊塊的時候，裂隙在模具的中部，距離模具的底部40～60mm；當(dāng)?shù)鬃涎b有八塊左右墊塊的時候，裂隙在模具的上部，距離模具的底70～90mm。

(2)水平方向不同位置的裂隙布置

裂隙的水平空間位置主要通過在五塊不同的長條板上固定裂隙來調(diào)節(jié)的。在組裝完成的模具中，若用模具最外側(cè)的一對長條板固定裂隙，則裂隙在試塊的較近緣；若用模具中間的一對長條板固定裂隙，則裂隙在試塊的中部。

不同裂隙的制作

1、30°和150°的單裂隙制作，如圖7所示，AB類長條板相互嵌入連接后插入底座鏤空處，上端用夾緊裝置固定夾緊。左側(cè)長條板用孔0固定裂隙，右側(cè)長條板用孔6固定裂隙，則可制作出30°裂隙。若變換位置，左側(cè)長條板用孔6固定裂隙，右側(cè)長條板用孔0固定裂隙，則可制作出150°裂隙。

2、20°、160°和110°的單裂隙制作，如圖7所示，AB類長條板相互嵌入連接后插入底座鏤空處，上端用夾緊裝置固定夾緊。左側(cè)長條板用孔0固定裂隙，右側(cè)長條板用孔4固定裂隙，則可制作出20°裂隙。若變換位置，左側(cè)長條板用孔4固定裂隙，右側(cè)長條板用孔0固定裂隙，則可制作出160°裂隙。若將制作的內(nèi)含20°預(yù)制裂隙巖石樣式向右90°翻轉(zhuǎn)，如圖12所示，則可制作出110°裂隙。

3、雙裂隙的制作，如圖13所示，兩平行的長條板均用相同位置的小孔固定裂隙，即可做出同一水平高度的平行裂隙以及不同空間位置的平行裂隙，多裂隙的制作也是同理。

4、豎直方向不同高度的單裂隙的制作，如圖8所示，當(dāng)?shù)鬃蠠o墊塊時，裂隙在模具的下部；當(dāng)?shù)鬃涎b有四塊墊塊的時候，裂隙在模具的中部；當(dāng)?shù)鬃涎b有八塊墊塊的時候，裂隙在模具的上部；

5、水平方向不同位置的單裂隙的制作，如圖9所示，在不同長條板上固定裂隙可得到水平空間不同的裂隙巖石試樣。