[發明專利]模擬含不規則結構面錯動帶巖體的制樣模具及制樣方法

在審

• 申請號: 202010055494.9
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111220435A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 王環玲;張濤;徐衛亞;黃威
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 吳飛

本發明公開一種模擬含不規則結構面錯動帶巖體的制樣模具及制樣方法，該制樣模具包括模具腔體和錯動帶模擬機構，錯動帶模擬機構包括固定桿和穿設于固定桿上、無間隙堆疊的若干活動板片，任一活動板片能夠相對于固定桿產生橫向水平位移、以模擬錯動帶的起伏度；模具腔體包括底面和側面，固定桿的桿體兩端可拆卸安裝在模具腔體內部、與模具腔體的側面固定。使用時，可根據實際巖石錯動帶所在位置，將固定桿桿體兩端安裝在模具腔體內部，之后根據錯動帶結構面的形狀，調節活動板片的水平位置使其與錯動帶結構面起伏度相符，即可模擬出具備不規則結構面錯動帶的巖體。該模具可操作性強，可準確模擬巖體結構，試驗結構離散型小，具有較高的可靠性。

技術領域

本發明涉及一種制樣模具，特別涉及一種模擬含不規則結構面錯動帶巖體的制樣模具以及基于該模具制備巖樣的方法，屬于巖石工程領域。

背景技術

在水利水電工程中常遇到含錯動帶的巖體，其含錯動帶的巖體強度低，尤其巖體結構面的起伏度對巖體的穩定性和力學性質影響十分顯著。

在對巖石力學試驗的過程中，現場試驗和室內試驗是兩種常見的試驗方法。含錯動帶巖體的地質條件復雜，原位試驗的實施較為困難；而且由于含錯動帶巖體強度低，取得試樣過程中擾動大，試樣易破碎，導致測試結果不準確，難以反映含錯動帶巖體的真實力學行為。而在進行室內試驗時，需要制備能夠準確模擬錯動帶位置、形狀及力學性能的巖體試樣，由于錯動帶具有不規則的結構面，目前缺乏有效的實驗方法模擬準確模擬錯動帶的起伏度，因此，也很難制備出帶有完整結構面的含錯動帶的巖體試樣。

發明內容

發明目的：針對目前室內實驗中含錯動帶巖體的剪切試樣難以準確模擬的問題，本發明提供一種模擬含不規則結構面錯動帶巖體的制樣模具，并提供一種可采用該制樣模具制備含錯動帶巖體試樣的方法。

技術方案：本發明所述的一種模擬含不規則結構面錯動帶巖體的制樣模具，包括模具腔體和錯動帶模擬機構，錯動帶模擬機構包括固定桿和穿設于固定桿上、無間隙堆疊的若干活動板片，任一活動板片能夠相對于固定桿產生橫向水平位移、以模擬錯動帶的起伏度；模具腔體包括底面和側面，固定桿的桿體兩端可拆卸安裝在模具腔體內部、與模具腔體的側面固定。

其中，任一活動板片上開設有與固定桿桿體尺寸適配的活動槽，固定桿依次穿過各活動板片上的活動槽、與活動板片活動連接。活動板片的厚度優選為0.5～1mm，從而可精確模擬錯動帶起伏度變化。錯動帶模擬機構還可包括與固定桿桿體兩端分別固定的兩母板，兩母板分別與模具腔體側面可拆卸連接。

較優的，本發明的制樣模具還包括與模具腔體底面固定的定位底座以及架設在模具腔體上方的滑動支架，該滑動支架包括能夠沿固定桿軸向滑動的主支架和能夠沿活動板片位移方向滑動的輔助支架；其中，輔助支架與主支架滑動連接、用于推動活動板片以調節錯動帶局部位置的起伏度，主支架與定位底座滑動連接、用于將輔助支架帶至待模擬的錯動帶局部位置。

進一步的，主支架可包括位于模具腔體外側的兩主滑桿以及位于模具腔體上方、與兩主滑桿固定連接的橫桿，且定位底座上設有與主滑桿適配的主滑動槽；橫桿上沿活動板片位移方向設置有輔滑動槽，輔助支架包括與輔滑動槽適配的輔滑桿，且輔滑桿上連接有調節臂，該調節臂隨輔滑桿的滑動推動活動板片、調節錯動帶起伏度。

更進一步的，主滑動槽、輔滑動槽周圍標示有刻度，以便精確確定錯動帶結構面起伏位置。

本發明所述的利用上述制樣模具制備含不規則結構面錯動帶巖體剪切試樣的方法，包括如下步驟：

①準備用于模擬錯動帶和模擬天然巖石的澆注材料；

②根據待模擬實際巖體中錯動帶一側結構面的位置和形狀，以固定桿軸向為錯動帶方向，先將錯動帶模擬機構固定至模具腔體內對應位置區域，然后調節各活動板片相對于固定桿的橫向水平位移、使活動板片的起伏情況與該側結構面起伏度相符；澆注天然巖石模擬材料，養護脫模，得到具備該側結構面形狀的局部試樣；