[發明專利]一種地質力學模型試驗中溶洞制作方法

在審

• 申請號: 201711376228.0
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN107884246A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 王旌;高成路;石少帥;侯福金;卜林;趙然;王升;陳雨雪
• 申請（專利權）人: 山東大學;山東高速濟萊城際公路有限公司
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 趙敏玲

技術領域

本發明屬于地質力學模型試驗領域，具體指地質力學模型試驗過程中利用模具澆筑冰體模型并預埋進試驗體，從而實現試驗體內置溶洞自動成形的方法。

背景技術

地質力學模型試驗是巖土工程研究領域重要的研究方法之一，是指基于一定的相似原理對某一工程地質構造進行縮尺研究的一種物理模擬方法。在我國現階段巖土工程建設中，地質力學模型試驗能夠提供更為直觀的物理現象模擬，不僅能夠揭示工程建設對巖土體穩定性的影響規律，更能夠揭示地質構造對工程開挖的影響規律。而且近年來隨著試驗量測技術的提高，地質力學模型試驗中的一些研究課題，已由定性分析階段進入定量分析的階段。其中，如何真實模擬復雜的地質構造，對地質力學模型試驗的準確性提出了較高的要求。

發明內容

本發明要解決的技術問題是地質力學模型試驗中，試驗體內置溶洞如何快速高效成型。本發明提出了一種地質力學模型試驗中溶洞制作方法，該方法主要通過冰體預制預埋實現地質力學模型試驗體中不同形狀、大小、位置溶洞的自動成形。

為實現上述目的，本發明技術方案如下：

一種地質力學模型試驗中溶洞制作方法，包括以下步驟：

步驟1按照溶洞的形狀制作冰體模具；

步驟2在所述的冰體模具內注入液體，并將注入液體的冰體模具放置在冷凍設備中；

步驟3待形成堅硬的冰體模型，拆模得到預制溶洞模型；

步驟4在得到的預制溶洞模型外涂抹保護層；然后放置在試驗體的指定位置；并迅速在預制溶洞模型上覆試驗體以填筑壓實，以防冰體融化后溶洞坍塌，等冰體全部融化后，水在重力作用下滲透出試驗體，即得到內置溶洞空腔的地質力學模型試驗體。

進一步的，步驟1中所述的冰體模具包括上模和下模，所述的上模和下模通過連接件相連，在其相連的位置設有密封圈；在上模上設有注液管。

進一步的，所述的上模和下模的連接位置設有耳板，所述耳板靠螺栓連接在于一起形成模具空腔。

所述步驟3中所述的保護層為涂抹凡士林，以減少冰體在操作過程中受損，并減弱冰體與空氣的接觸，從而減弱其融化的速度。

所述冷凍設備包括但不限于冰箱、冷庫。

進一步的，步驟1中是利用金屬模具材料或非金屬模具材料按照溶洞形狀尺寸要求，設計并制作冰體澆筑模具，該模具不僅具有良好的密封性，同時也具有較高的成型效率，且操作簡便，外殼堅固，在低溫下不會出現變形和破壞。

進一步的，所述的液體在零攝氏度以下即可結冰。

本發明的有益效果如下：

本發明涉及一種地質力學模型試驗中溶洞制作方法，該方法主要通過冰體預制預埋實現地質力學模型試驗體中不同形狀、大小、位置溶洞的自動成形。首先,利用模具材料按照所需溶洞形狀尺寸要求設計并制作溶洞模具；然后注入清水，并將其放置于冷凍設置中進行冷凍成型，待其冷凍成型后，拆模取出即可得到溶洞冰體模型；隨后將預制好的冰體模型表面均勻涂抹凡士林；最后將制作好的冰體模型預埋入試驗體指定位置，待其融化后即可得到內置溶洞的地質力學模型試驗體。本發明研究了一種地質力學模型試驗中溶洞的制作方法，解決了地質力學模型試驗中試驗體內置溶洞的難題，通過預制預埋冰體，利用其冷凍成型、融化消失的特性，實現了地質力學模型試驗中快速簡易制作內置溶洞。與前人研究相比，該發明操作簡便，綠色環保，具有較好的應用前景。

附圖說明

構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進一步理解，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構成對本申請的不當限定。

圖1為本發明提供的溶洞冰體模具示意圖。

圖2為本發明提供的溶洞冰體模型示意圖。

圖3為本發明提供的溶洞冰體模型預埋成形示意圖。

圖中：1-注液管，2-上模板，3-耳板，4-下模板，5-密封圈，6-螺栓，7-模具空腔，8-溶洞冰體模型，9-試驗體，10-試驗體內置溶洞空腔。

具體實施方式

應該指出，以下詳細說明都是例示性的，旨在對本申請提供進一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術和科學術語具有與本申請所屬技術領域的普通技術人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數形式也意圖包括復數形式，此外，還應當理解的是，當在本說明書中使用術語“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。