[發(fā)明專利]一種豎向機械式模型材料薄層切割裝置

有效

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• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN107471457B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發(fā)明（設計）人: 張桂民;王貞碩;陳彥龍;張后全;劉江峰
• 申請（專利權）人: 中國礦業(yè)大學
• 主分類號: B28D1/22
• 分類號: B28D1/22
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 李志鴻

本發(fā)明涉及一種豎向機械式模型材料薄層切割裝置，采用豎向切割的方式，可直接利用壓力試驗機進行加載，因而更節(jié)省人力物力，同時，可切割的模型材料塊體（軟硬程度）范圍更廣；從豎向切割模型材料塊體，因而模型材料塊體的兩個側面由側板支撐，從而保證獲得的薄層表面更平整；相比較鋼絲，所采用的塑鋼線具有重量輕、易彎曲、拉力強、不腐蝕的特點，且安裝簡便；所獲得的同種材料的薄層均質性好，界面更平整，可有效避免試驗數(shù)據(jù)的離散性；豎向線切割架采用分體式結構，方便前側壁拆下以及薄片的取出；豎向線切割架直接以材料箱為支架，節(jié)省了底座，輕簡結構。

技術領域

本發(fā)明涉及多互層狀巖體模擬試驗技術領域，更具體涉及一種豎向機械式模型材料薄層切割裝置，該裝置利用一組平行塑鋼線將模型材料一次切割為多個薄片，廣泛應用于制備多互層狀巖體模型材料薄片。

背景技術

在與巖石力學相關的地下工程、礦山工程、邊坡工程等領域，大量存在著與沉積巖巖層有關的層狀巖體力學問題。相對于工程尺度，這些層狀巖體可以被認為是多互層裝巖體。由于多互層狀巖體是由多種不同屬性、不同厚度、不同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，其力學和變形特性就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。

在自然界很難找到適合實驗室研究尺寸的多互層狀巖體，物理模擬試驗是研究多互層巖體力學行為的有效方法，已得到國際巖石力學領域的廣泛認可。物理模擬試驗是一種巖體介質物理力學特性研究方法，它可以模擬各種復雜的地質條件和邊界條件，能較全面而又形象地呈現(xiàn)工程結構與相關巖土體共同作用下的應力和變形機制、破壞機理、形態(tài)及失穩(wěn)階段的全貌。

針對多互層狀巖體的物理模擬試驗，相關專家進行了一些研究，如：一種層狀巖體力學實驗制樣模具（CN205262824U），利用一個上端開口的容納腔、傾斜設置的槽孔和成層插片，通過向每個腔室內注入材料砂漿的方式，獲取互層狀材料塊體，然而該方法對材料屬性要求較高，需要配置流態(tài)的砂漿，這很難滿足模型材料試驗中所要求的相似比的要求，因而很難用來模擬真實的實際巖體；一種制備多互層巖土類模型材料的裝置（公開號CN101949790A），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，但是該方法獲取的多互層塊體，很容易因輕微擾動而造成界面不平整；一種交互層狀模型材料試件制備方法（公開號CN101913818A），選擇兩種或者兩種以上的模型材料，采用一種多互層模型材料的薄層切割裝置（公開號CN101774230A）分別對其切割以形成多個薄層，將獲得的不同材料的薄層交互疊加粘結在一起，然后再針對這種互層復合模擬巖體進行相關的巖石力學試驗研究。該方法所采用的一種多互層模型材料的薄層切割裝置（公開號CN101774230A），通過人工加載的方式，從水平方向推動切割架，利用一組平行鋼絲將模型材料塊體一次切割為多個薄片，從而獲得制備多互層模型材料所需要的薄層。然而，該裝置，在實際操作過程中具有如下不足：1）由于加載方式為人工加載，一方面較為浪費人工物力，另一方面模型材料只有在較軟的條件下才能被人工切割，因而適用條件有限制； 2）由于加載方式為水平加載，在切割過程中，被切割的模型材料塊體需要三個側面保持臨空狀態(tài)，因而更容易引起模型材料塊體側面的擠壓變形，造成薄層不均勻以及表面不平整；3）所采用的鋼絲由于剛性較大，很難輕易的纏繞在切割架的螺絲孔內。

故此，亟需研究一種更為方便可靠快捷的薄層切割裝置或系統(tǒng)，以便開展大量的互層狀巖體力學特性的試驗研究。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是在于提供一種豎向機械式模型材料薄層切割裝置，該裝置結構簡單，操作方便，工作效率高，使用一組平行塑鋼線將模型材料塊體一次切割為多層薄片。