[發明專利]一種起伏度可控的波狀起伏結構面試樣制作模具

有效

• 申請號: 201310674650.X
• 申請日: 2013-12-11
• 公開（公告）號: CN103674646A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 王姣;李長冬;張永權;梁德明;劉飛;廖偉;劉昕旺;代先堯;易賢龍
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;B28B7/00
• 代理公司: 武漢華旭知識產權事務所 42214
• 代理人: 江釗芳

技術領域

本發明涉及一種起伏度可控的波狀起伏結構面試樣制作模具，具體地說是制作一種直剪試驗用波狀起伏結構面模型的模具，尤其適用于制作上下盤相互吻合的一組波浪狀結構面。

背景技術

巖石結構面是巖體內存在著不同成因、不同特性的地質界面，包括物質分異面和不連續面，如層理、片理、斷層和節理。結構面的存在破壞了巖體的連續性和完整性，也正是由于結構面的存在而造成巖質邊坡經常有滑坡災害事故發生，因此對巖體中的結構面進行研究是解決巖質邊坡穩定性難題的關鍵。

結構面的抗剪強度很大程度上影響著巖體的穩定性，是工程設計中的重要參考指標。直剪試驗是獲取結構面抗剪強度參數的重要方法，通過直剪試驗取得結構面的力學參數，為工程設計提供依據。在傳統的直剪試驗中，通常采用原巖結構面的試樣進行直剪試驗，需要至少4-5個相類似的原巖結構面分別在不同正壓力條件下施加軸向壓力進行剪切直至破壞，從而獲得巖體結構面的抗剪強度，再采用摩爾-庫倫理論求得總抗剪強度參數和有效抗剪強度參數。然而在野外取原巖結構面試樣時無法在同一處取得多個完全一致的樣品，進而使得結構面試驗結果與實際存在著較大誤差，這些存在誤差的參數對工程設計造成嚴重的影響，且原巖結構面的試驗是破壞性試驗，一旦破壞了不能修復和重復利用。

同時采用原巖結構面存在多種不足：（1）原巖結構面的現場取樣的成本高，運輸困難，試驗周期長，且試驗樣本較少，獲得的試驗結果高度離散，很難統計，更難以滿足大量工程的需要（2）由于原巖結構面的上下盤在取樣、切割、搬運及安裝過程中結構面的表面形態易破損，造成上下盤結構面吻合度差，而結構面的表面形態是影響抗剪強度的重要因素，因此會對試驗結果造成較大誤差。（3）不能進行多種起伏度的結構面直剪試驗，由于一個原巖結構面只能進行一次破壞性試驗，因此不能得到不同起伏度的試樣，進而不能分析結構面的起伏形態對結構面強度的影響機理及程度，故不能把試驗結果直接運用到實際工程巖體中。（4）對于如泥巖之類軟巖及土體類在野外難于取得結構面，且其表面形態各異，起伏偏弧狀，其對巖體穩定性影響又頗大，只能在室內模型試驗的基礎上研究其力學特性。由于上述原因，如果能把原巖結構面的表面形態及吻合度復制出來，并且模擬出現場無法取樣的巖體結構面，就可以代替原巖結構面進行直剪試驗。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有巖石結構面現場取樣難、試驗樣本少，試驗周期長，試驗成本高、直剪試驗結果不可靠或不能體現特殊性的缺點，而提供一種操作方便、制作精度高、速度快的起伏度可控的波狀起伏結構面試樣制作模具，且所制作的直剪試驗結構面試樣的尺度及起伏度多樣，上下盤吻合度高。

為了實現上述目的，本發明所采取的技術措施是：提供一種起伏度可控的波狀起伏結構面試樣制作模具，包括槽形定位底座，弧形活動板和模具外框，所述的槽形定位底座為一個矩形槽體，槽體的上邊框設有一圈小臺階，槽體的兩側寬邊中均設有2個T形凹槽，所述的弧形活動板通過螺桿、螺母定位于槽形定位底座中，螺桿與兩端的螺母落在槽形定位底座的2個T形凹槽上；所述的模具外框為矩形，其周長與槽形定位底座的小臺階周長相等，兩側寬邊中設有槽口，模具外框罩在弧形活動板外，模具外框所設的槽口位置與螺桿、螺母安裝的位置對應，模具外框的下邊框放置在槽形定位底座的小臺階中。

本發明所述的弧形活動板由N片疊片緊密疊合構成，所述的疊片具有相對的厚度，每片疊片的表面設有滾花，每片疊片中設有兩條條形螺桿固定孔，條形螺桿固定孔孔徑與螺桿直徑一樣，通過控制調節每片疊片在螺桿中安裝的位置構成弧形活動板可控的、不同起伏度的波狀結構面。

本發明中所述的弧形活動板波浪狀結構面的起伏角度調節范圍為0°～45°。

本發明中所述的疊片數量N與弧形活動板的長度和制作的每一疊片的厚度相關。

本發明中槽形定位底座為不銹鋼槽體，模具外框為金屬框，疊片表面可設各種滾花，設滾花的目的是為了增大疊片與疊片之間的摩擦力，以防止制作模型試樣時疊片位移使設計好的結構面起伏波形形狀發生變化。將疊片插在螺桿上，按照擬定的形狀進行排列，得到所需要的結構面起伏形狀之后用螺母將其固定。然后將組合成的弧形結構板安置在槽形定位底座之上，并將模具外框罩在弧形結構板外,且在槽形定位底座上面，即可進行結構面模型試樣的澆筑。

本發明通過N片疊片緊密疊合及控制每片疊片安裝的高度，就可隨意構成起伏度變化弧形活動板，解決了如何模擬與原巖表面形態一致、結構面上下盤吻合度高及多種起伏度的結構面模型的制作。