[實用新型]一種用于層狀巖樣一次成型的實驗模具

有效

• 申請號: 201720063211.9
• 申請日: 2017-01-18
• 公開（公告）號: CN206440521U
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 張學民;歐雪峰;陳雪峰;馮涵;皮啟洋;楊迪;黃勤偉;汪子鑫;許召強
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G01N1/36;G01N1/32;B28B11/24
• 代理公司: 長沙七源專利代理事務所(普通合伙)43214
• 代理人: 歐穎,吳婷

技術領域

本實用新型涉及各向異性巖石實驗領域，特別地，涉及橫觀各向同性巖石材料試驗巖樣的制作。

背景技術

各向異性作為巖石的重要性質之一，很早就被巖石力學與工程界所認識，隨著巖石力學理論和試驗研究的不斷完善，越來越多的工程問題需要考慮巖石的各向異性特點。特別是在大型的地下工程問題中，如果巖石各向異性特征十分明顯，忽略巖石各向異性特性或者將情況視為各向同性的情況，往往掩蓋了巖石自身的本質特性。

層狀巖體是典型的復雜巖體之一，通常具有正交各向異性特性或橫觀各向同性特性，層理面大多屬于物質分異面，平行層理面方向巖體的組成及物理力學特性基本相同，而非層理面方向的巖體組成則有很大差異。

目前對各向異性巖體的試驗多是針對現場自然形成的巖石進行研究，在提取和制備試樣的過程中存在一些實際的困難和不便，而且現場的試樣多為單一層理構造的情況，這不利于多方面和多角度地對層狀巖體進行研究。

針對橫觀各向同性巖石材料物理力學性質的研究，目前開始有部分學者通過人工預制成層巖石材料系統分析各向異性巖石材料的物理力學特性及破壞機理，但是制作方法較為復雜。

CN201510024487.1公開了一種用于復合巖層相似模擬的類巖石試樣的制備及取樣方法，包括以下步驟：a.組裝模具，并制備至少兩種不同材質的模擬復合巖層的相似材料，所述組裝模具由方形底板、經螺栓固定圍在方形底板周邊的擋板構成的箱體，箱體的兩側擋板內間隔對稱開有多個可插裝隔板的凹槽；b.根據實驗需要，在箱體兩側擋板內的凹槽中插裝至少一塊隔板，將配制好的不同相材質的似材料交替澆筑到隔層中，邊澆筑邊手動搗實，再用振動機進行搗實，之后將澆筑的相似材料表面抹平；c.待澆筑材料初凝后，將隔板抽出，讓多層澆筑材料自然接觸凝結為一體；d.待多層澆筑材料自然接觸凝結24小時后，拆除模具，將已成型的類巖石試塊放入水中養護21天，以達到預定的強度；e.將養護好的類巖石試塊自然晾干，固定在特制的鉆取平臺上，根據類巖石試樣的實驗要求，調整鉆取平臺的角度，通過巖樣取樣機豎直向下對類巖石試塊進行取樣，得到不同巖層角度的復合巖層相似模擬試樣；所述調整平臺的角度為0-75°。

該發明存在隔板抽出時間不易控制，超過初凝時間易導致兩互層之間膠合不夠牢固，而低于初凝時間易導致抽出隔板時破壞層狀材料的完整性；在巖石石塊制備完成后還需通過鉆孔打磨等一系列流程來制備出巖石試樣；需制作專門的底座用以控制巖樣的層理角度，底座的穩定性需要有保障，否則在鉆樣過程中易產生擺動導致取出的巖樣并不順直或者所取得層理角度并不準確，而且相鄰孔間的巖石材料將無法利用，產生大量浪費。

雖然上述技術的改進和創新推動了類巖石試樣制作的進步，但是由于層狀巖石制作流程復雜，層狀巖石相似材料實驗試樣的制作仍然是個難題。

實用新型內容

本實用新型目的在于提供一種用于層狀巖樣一次成型的實驗模具，該實用新型主要針對目前橫觀各向同性巖樣制備過程繁瑣不利于重復開展等技術問題，解決了橫觀各向同性巖樣難以獲取，層狀巖石實驗巖樣的制作流程復雜，鉆孔提取巖石試樣難度大的技術問題。

為實現上述目的，本實用新型提供了一種用于層狀巖樣一次成型的實驗模具，包括底座、約束導桿、環形模具片，所述底座上設置有凹槽，所述約束導桿通過所述凹槽焊接在所述底座上，所述環形模具片上的邊緣設置有用于將環形模具片固定在約束導桿上的凹槽，所述凹槽的橫截面與所述約束導桿的橫截面形狀一致。

特別地，所述底座厚度不小于10mm，使在實驗時模具能保持穩定及底座能保持一定的承重能力。

特別地，所述底座底部設置有用于對接氣泵的氣孔，便于后期采用氣泵法進行脫模取樣。

特別地，所述約束導桿伸出所述底座的高度為120mm，以解決裝模過程中壓實導致的試件高度小于試模高度的問題。

特別地，所述環形模具片有多個，放置于底座的模具片上表面與水平面成一定的β角，放置于最頂面的模具片的下表面與水平面成一定的β角，其余環形模具片上下面與水平面成一定的β角，所述β具體指實驗時巖樣與水平面的夾角，所述環形模具片的厚度都是相同的，所述所有環形模具片疊加起來構成一個內徑50mm，高度120mm兩端封閉的空心圓柱體構件。該設置方便制成不同角度等厚度的互巖實驗試樣，因為作為層狀巖石等效實驗材料，不等厚材料較難獲取一般的、規律性的結果。

特別地，所述β＝0～90°。本實用新型課制成角度為0～90°的互巖實驗巖樣。

特別地，所述約束導桿不少于4根，對稱布置在所述底座上，便于環形模具片的放置及固定。