[發明專利]一種制備多互層巖土類模型材料的裝置

有效

• 申請號: 201010275729.1
• 申請日: 2010-09-08
• 公開（公告）號: CN101949790A
• 公開（公告）日: 2011-01-19
• 發明（設計）人: 施錫林;李銀平;楊春和;張桂民;屈丹安;孔君鳳
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 王敏鋒

技術領域

本發明涉及巖土力學試驗技術領域，更具體涉及一種用于制備多互層巖土類模型材料的裝置，廣泛應用于多互層巖體力學及土力學研究領域。

背景技術

在地下工程、礦山工程、邊坡工程等巖土力學領域，大量存在著互層復合巖土體，通過實驗手段研究互層復合巖土體力學及變形特征對指導工程建設具有重要意義。由于互層復合巖土體是由多種不同屬性、厚度、組分并以不同結合方式按照某種順序組合而成的天然層狀材料，其力學和變形特性反映出了多相不均勻性、各相異性、層間界面力學性質、復合體力學效應以及力學性質的不匹配性質等現象。由于自然界中賦存的互層巖土體尺度相對于實驗室尺度較大，因此找到適合實驗室研究尺度的天然互層復合巖土體十分困難。

最近幾年興起的一種行之有效的解決方法為：應用相似理論將大尺度問題轉變為小尺度問題并針對小尺度模型在實驗室內對巖土體開展實驗研究，一般稱該方法為相似模擬實驗。針對實驗中需要的相似材料，相關專家進行了一些研究，如：鐵晶砂膠結巖土相似材料及其制備方法（公開號CN1792990），一種軟巖相似材料及其制備方法（公開號CN101614629），一種改性相似材料及其制備方法（公開號CN101407397），隧道工程模型材料研究進展（《公路隧道》2007年），地質力學模型試驗新技術研究進展及工程應用（《巖石力學與工程學報》2009年）。但以上研究均是針對均質材料進行的，無法模擬互層巖土體。

互層復合巖土體相似模擬試驗所涉及的模型材料應能反映出各層材料的不同組分、不同結合方式及不同分布層厚等多參數特征，其存在的關鍵技術難題之一是：如何高效且高質量地制備符合多參數要求的互層巖土體模型材料塊體。

發明內容

為了克服制備多互層巖土體物理模擬試驗中的技術難題，本發明的目的是在于提供了一種制備多互層巖土類模型材料的裝置，使用該裝置可高效地制備多互層模型材料塊體，所制備的模型材料塊體單層厚度易調節、均質性好，滿足多參數試驗要求且試驗數據精度高。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

本發明的基本思路是：采用將多種相似材料逐層均勻鋪設的方法獲取多互層模型材料塊體。

一種制備多互層巖土類模型材料的裝置，它包括材料箱、平推板、T形架、調節螺母、緊固螺栓，其特征在于：T形架穿過平推板中部的方形孔后裝配調節螺母，通過轉動調節螺母可調節T形架豎直方向的高度；裝配好的平推板位于材料箱的頂部，平推板可沿材料箱的頂部單方向水平滑動。

所述的采用將多種相似材料逐層均勻鋪設的方法獲取多互層模型材料塊體，通過滑動平推板獲得多個材料薄層，置于壓力試驗機下預壓成型獲得相應的多互層模型材料塊體。

所述的平推板主框架中部有凸起，凸起內部開有正方形孔，平推板主框架的兩側底部各焊接第一條形鋼、第二條形鋼；

所述的材料箱由五塊鋼板組成，包括第一側板、第二側板、第三側板、第四側板及一塊底板，相鄰側板之間通過緊固螺栓相連，底板上鉆有螺孔，第一側板、第二側板、第三側板、第四側板底部分別焊接第一角鋼、第二角鋼、第三角鋼、第四角鋼，第一角鋼、第二角鋼、第三角鋼、第四角鋼的相應部位開孔與底板上的螺孔相對應，第一側板、第二側板、第三側板、第四側板通過緊固螺栓分別與底板相連，材料箱的第一側板及第三側板的頂部分別開有兩個螺孔，擰入螺栓后可方便地搬動材料箱。

所述的所述的T形架為一倒T形鋼架，由第三條形板及特殊螺栓組合而成，特殊螺栓的橫斷面為帶圓角的正方形，圓角部分攻絲，直邊部分不攻絲。

所述的調節螺母及T形架的特殊螺栓上均標有刻度。

所述的T形架為一倒“T”形鋼架，由一塊條形板及一根特殊螺栓組合而成，其特殊性在于：特殊螺栓的橫斷面為帶圓角的正方形且僅圓角部分為攻絲而直邊部分為不攻絲。

平推板的中部有一凸起部分且凸起部分內部開有正方形孔，且孔的邊長略小于T形架的豎直部分的寬度，其作用是保證T形架相對于平推板只能沿豎直方向單自由度滑移。平推板的兩側各焊接一塊條形鋼，且兩塊條形鋼邊緣之間的距離略小于材料箱的內部寬度，其作用是保證平推板相對于材料箱只能做沿水平方向的單向運動，從而保證T形架也只能平行于材料箱的底板平穩移動。

所述的T形架為一倒“T”形鋼架，由一塊條形板及一根特殊螺栓組合而成。所述特殊螺栓的特征為：其橫斷面為帶圓角的正方形，僅圓角部分攻絲，直邊部分不攻絲。圓角部分攻絲后與調節螺母相配，且兩相對直邊間的距離略小于平推板中部凸起部分的正方形孔的邊長，其目的是使T形架可以在豎直方向任意調節高度且調節過程中T形架不會發生轉動。