[發明專利]一種深部巖石相似材料真三軸試樣制作模具及成型方法

有效

• 申請號: 202110563814.6
• 申請日: 2021-05-24
• 公開（公告）號: CN113281142B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 王飛燕;周揚一;于小軍
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01N1/36
• 分類號: G01N1/36;G01N1/38;G01N1/28;G01N3/02;G01N3/62
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李珉

1.一種深部巖石相似材料真三軸試樣成型方法，其中深部巖石相似材料真三軸制作模具包括底座、圍板、插板及壓頭；所述圍板分為第一圍板和第二圍板，第一圍板和第二圍板結構相同，均是截面為直角形的圍板，在第一圍板和第二圍板的其中一個端面處等間距設置有多個隔斷式燕尾形凸臺，另一個端面處等間距設置有與隔斷式燕尾形凸臺數量相同且一一對應的隔斷式燕尾形凹槽，第一圍板通過其上的隔斷式燕尾形凹槽和隔斷式燕尾形凸臺分別與第二圍板的隔斷式燕尾形凸臺和隔斷式燕尾形凹槽配合形成截面為方形的筒狀體；在第一圍板和第二圍板的一個內表面上部和下部分別開設有穿透的矩形凹槽，另一個內表面上部和下部分別開設有未穿透的矩形凹槽；位于上部的矩形凹槽與位于下部的矩形凹槽之間的間距為制作試樣的高度；所述插板分為第一插板和第二插板，第一插板和第二插板分別插入位于上部的穿透的矩形凹槽和位于下部的穿透的矩形凹槽內，所述底座上表面設置有嵌入筒狀體一端開口內且與筒狀體內壁相配合的方形凸臺，筒狀體另一端嵌入安裝有壓頭；所述筒狀體與壓頭之間設置有加長套筒，加長套筒一端與筒狀體通過螺栓連接，另一端安裝有嵌入加長套筒內的壓頭；其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，將深部巖石相似材料的骨料、膠結材料攪拌均勻，獲得混合固料，將水加入所述混合固料中，并攪拌均勻，試樣材料制作完成；

步驟2，在第一圍板和第二圍板內壁以及底座上表面刷脫模劑，并將第一圍板、第二圍板及底座互相配合形成一端開口的筒狀體；若試樣材料被壓縮后，試樣上表面低于筒狀體位于上部的未穿透的矩形凹槽，則在筒狀體的開口端通過螺栓連接加長套筒，保證在密實后，高度仍滿足要求；

步驟3，在筒狀體內間隔澆筑步驟1制作好的試樣材料，每澆筑3-4cm高度后，需進行8-10次搗固，然后再次進行澆筑，直至試樣材料將制作模具填滿；

步驟4，澆筑完成后，靜置40min-1h，待試樣材料初凝，將壓力機輸出軸與壓頭進行連接，并設定規定的壓力，規定壓力為1MPa-10MPa，密實壓力根據所要制備試樣材料試樣的性質而定，通過壓力機帶動壓頭下移對制作模具中的試樣材料進行密實；

步驟5，密實完成后，將第一插板插入筒狀體上部穿透的矩形凹槽；

步驟6，取下底座，將制作模具倒置，并將壓頭嵌入筒狀體安裝底座一端，壓力機設定參數不變，通過壓力機對制作模具中的試樣材料反方向密實；

步驟7，密實完成后，將第二插板插入筒狀體下部穿透的矩形凹槽，形成真三軸試樣；

步驟8，放置1-2天后，取下第一插板和第二插板；

步驟9，將脫模工具的可拆卸擋板的頂緊螺栓松開，將裝有制作好的試樣的制作模具放置在脫模底座上，且保證第二圍板位于脫模底座內，然后擰緊頂緊螺栓將可拆卸擋板緊固，使得制作模具固定；當安裝有加長套筒時，需先拆下加長套筒，然后裝有制作好的試樣的制作模具放置在脫模底座上；旋轉脫模底座五邊形端板端部的頂絲螺栓推動第一圍板向前移動，使得第一圍板的隔斷式燕尾形凸臺與第二圍板的隔斷式燕尾形凹槽完全錯開，卸掉第一圍板，取出試樣，完成脫模；將脫模后的試樣放入恒溫恒濕養護箱內進行養護；

所述脫模工具包括脫模底座、可拆卸擋板、截面為三角形的側板及五邊形端板，脫模底座上表面處對稱安裝有側板，且兩個側板沿脫模底座的長度方向設置，兩個側板形成放置圍板的直角空間，兩個側板一端一體成型有五邊形端板，且在五邊形端板的頂部螺接有頂絲螺栓，另一端通過頂緊螺栓連接有可拆卸擋板。

2.根據權利要求1所述的一種深部巖石相似材料真三軸試樣成型方法，其特征在于：所述加長套筒內壁是與試樣橫截面一致的方形，加長套筒一端端面的兩個對角位置設有螺栓孔，第一圍板和第二圍板的端面直角處設置有與加長套筒對應的螺栓孔，通過緊固螺栓將加長套筒與筒狀體連為一體。

3.根據權利要求1所述的一種深部巖石相似材料真三軸試樣成型方法，其特征在于：所述壓頭接觸試樣的截面尺寸小于試樣的截面尺寸，可放進筒狀體的內壁以及加長套筒的內壁，對試樣進行壓密。