[發(fā)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?zhí)枺?/td> | 202110563814.6 | 申請日： | 2021-05-24 |
| 公開（公告）號： | CN113281142B | 公開（公告）日： | 2023-04-07 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 王飛燕;周揚一;于小軍 | 申請（專利權(quán)）人： | 東北大學(xué) |
| 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(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109 | 代理人： | 李珉 |
| 地址： | 110819 遼寧*** | 國省代碼： | 遼寧;21 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 巖石 相似 材料 真三軸 試樣 制作 模具 成型 方法 | ||
一種深部巖石相似材料真三軸試樣制作模具及成型方法，包括圍板及插板；所述圍板分為第一圍板和第二圍板，在第一圍板和第二圍板的兩個端面處分別等間距設(shè)置有多個隔斷式燕尾形凸臺和隔斷式燕尾形凹槽，第一圍板和第二圍板通過隔斷式燕尾形凹槽和隔斷式燕尾形凸臺配合形成筒狀體；在第一圍板和第二圍板的上分別開設(shè)有穿透的矩形凹槽和未穿透的矩形凹槽；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(nèi)，所述筒狀體一端設(shè)置底座，另一端設(shè)置壓頭。解決現(xiàn)有技術(shù)中模具制樣單面壓實均勻性差、精度低、成樣后需再次打磨加工、脫模擾動大以及制作真三軸試樣困難的技術(shù)問題。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于巖土工程物理模擬試驗技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種深部巖石相似材料真三軸試樣制作模具及成型方法。
背景技術(shù)
深部工程巖體處于真三向應(yīng)力狀態(tài)σ1＞σ2＞σ3，研究表明中間主應(yīng)力對巖體的力學(xué)性質(zhì)影響較大，常規(guī)三軸σ1＞σ2＝σ3力學(xué)試驗已無法準(zhǔn)確再現(xiàn)巖體的變形破壞行為。此外，高地應(yīng)力條件下深部巖體的巖爆、片幫、大變形等地質(zhì)災(zāi)害是困擾隧道與地下工程界的重大地質(zhì)問題，已經(jīng)成為地下工程世界性的技術(shù)難題。由于深部巖體特別是深部軟巖取樣制樣困難，巖樣之間離散性大，難以開展室內(nèi)真三軸試驗研究，而現(xiàn)場試驗影響因素復(fù)雜，開挖對試驗對象影響難以評估，因此，直接開展現(xiàn)場試驗，難以揭示深部巖體的變形破壞機理。因此，有必要通過深部巖體相似材料的真三軸試樣開展相關(guān)力學(xué)試驗，以及三維物理模型試驗再現(xiàn)現(xiàn)場的工程環(huán)境，設(shè)定不同的影響因素，深入研究深部巖體在真實復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)的變形破壞行為和力學(xué)機理。
深部巖體在成巖過程中經(jīng)歷了長期的高溫高壓環(huán)境，因此相似材料需要經(jīng)過高的密實壓力?，F(xiàn)有的塑料模具不能承受較高的密實壓力；而目前市場上的鋼模大多為圓柱形模具，無法開展真三軸試驗研究，而且大多模具只能實現(xiàn)單面密實，容易造成試樣上密下松，且采用螺栓緊固圍板存在鎖緊力度個體性差異問題，因此試樣精度也有所不同，垂直度低。再者，在相似材料初凝后需使用壓力機進(jìn)行密實，恒定壓力密實后的試樣外形尺寸與標(biāo)準(zhǔn)尺寸差距大，需要進(jìn)一步切割打磨，耗時耗力，而且切割試樣還會對試樣造成擾動和損傷。最后，常規(guī)的模具將圍板拆開或者將試樣頂出進(jìn)行脫模，容易在脫模過程中對試樣造成損壞。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種深部巖石相似材料真三軸試樣制作模具及成型方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中模具制樣單面壓實均勻性差、精度低、成樣后需再次打磨加工、脫模擾動大以及制作真三軸試樣困難的技術(shù)問題。
一種深部巖石相似材料真三軸試樣制作模具，包括底座、圍板、插板、加長套筒及壓頭；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(jié)構(gòu)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(shè)置有多個隔斷式燕尾形凸臺，另一個端面處等間距設(shè)置有與隔斷式燕尾形凸臺數(shù)量相同且一一對應(yīng)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(nèi)表面上部和下部分別開設(shè)有穿透的矩形凹槽，另一個內(nèi)表面上部和下部分別開設(shè)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(nèi)，所述底座上表面設(shè)置有嵌入筒狀體一端開口內(nèi)且與筒狀體內(nèi)壁相配合的方形凸臺，筒狀體另一端與加長套筒一端連接，加長套筒另一端安裝有嵌入加長套筒內(nèi)的壓頭。
所述加長套筒內(nèi)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(shè)有螺栓孔，第一圍板和第二圍板的端面直角處設(shè)置有與加長套筒對應(yīng)的螺栓孔，通過緊固螺栓將加長套筒與筒狀體連為一體。
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(jìn)筒狀體的內(nèi)壁以及加長套筒的內(nèi)壁，對試樣進(jìn)行壓密。
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