一種類巖石試樣中預置單裂隙的定位裝置製造方法

2023-06-04 03:23:31 2

一種類巖石試樣中預置單裂隙的定位裝置製造方法
【專利摘要】本發明屬於巖土工程領域，具體地，涉及一種類巖石試樣中預置單裂隙的定位裝置。包括塑料模具、橢圓形薄鐵片、電磁鐵、可變電壓控制裝置，其特徵在於：所述的塑料模具包括四個側板和上下底板，所述的橢圓形薄鐵片在塑料模具內部，所述的電磁鐵通電後可對橢圓形薄鐵片產生磁作用力，所述的可變電壓控制裝置可以調節電磁鐵產生磁作用力的大小，通過控制電磁鐵的位置和角度對橢圓形薄鐵片進行定位。本發明保證了預置裂隙過程中裂隙定位的準確性和對周圍材料的無損性；可針對不同形狀、不同尺寸的各種巖石裂隙的模擬；應用範圍廣。
【專利說明】一種類巖石試樣中預置單裂隙的定位裝置

【技術領域】
[0001]本發明屬於巖土工程領域，具體地，涉及一種類巖石試樣中預置單裂隙的定位裝置。

【背景技術】
[0002]21世紀是地下工程的世紀，國內外地下水電站、大型礦山巷道、地下鐵道、過江隧道、地下石油儲備洞庫等，都在大規模興建，巖石力學研究重點日益轉入地下。在地下工程建設中，裂隙巖體廣泛存在，節理、裂隙等的穩定性在一定程度上對整個地下工程的巖體結構的安全性具有至關重要的作用。巖體裂隙分布的隨機性、形態的多樣性、分布的不均勻性和空間組合的複雜性，使得工程存在失穩的風險。為有效地評價裂隙巖體的工程穩定性，需要開展含裂隙的巖石試樣的力學試驗研究，以有效揭示裂隙巖石的力學變形特性與破壞規律。
[0003]目前國內外在類巖石試樣內置單裂隙的製作方面，一般採用預埋橢圓形的塑料薄片或鋁片的方式解決。而對預置裂隙的定位方面，主要採用細棉線將其固定在模具內進行定位。雖然一般不考慮細棉線對巖樣的影響，但其不可避免的會影響到試樣的均質性和連續性，進而影響試驗結果的準確性。
[0004]目前國內相關內置裂隙的定位方法研究現狀如下:
[0005]1、《三維裂隙組擴展及貫通過程的試驗研究》一文介紹了一種採用橢圓狀薄鋁片模擬原生裂隙的方法(參見《巖石力學與工程學報》2008年增I期，作者郭彥雙，等)，其中薄鋁片用細線固定進行定位，但是細線會影響到試樣的均質性和連續性；
[0006]2、《壓剪條件下預埋橢圓裂紋三維擴展實驗研究》一文介紹了一種採用聚酯薄膜構造內部裂隙的方法(參見《固體力學學報》2011年第I期，作者:郭彥雙，等)，該方法採用細棉線懸吊法將裂隙固定在模具內，同樣細線會影響到試樣的均質性和連續性。


【發明內容】

[0007]為克服現有技術的不足，本發明提供一種類巖石試樣中預置單裂隙的定位裝置。
[0008]為實現上述目的，本發明採用下述技術方案:
[0009]一種類巖石試樣中預置單裂隙的定位裝置，包括塑料模具、橢圓形薄鐵片、電磁鐵、可變電壓控制裝置，其特徵在於:所述的塑料模具包括四個側板和上下底板，所述的橢圓形薄鐵片在塑料模具內部，所述的電磁鐵通電後可對橢圓形薄鐵片產生磁作用力，所述的可變電壓控制裝置可以調節電磁鐵產生磁作用力的大小，通過控制電磁鐵的位置和角度對橢圓形薄鐵片進行定位。
[0010]在所述的塑料模具側板與底板交線上設置有長度標尺，長度標尺的零點設於每塊側板的左側交線上，在塑料模板側板中心設置有角度標尺，標註範圍為O — 180度。
[0011]相對於現有技術，本發明具有如下有益效果:
[0012]1、保證了預置裂隙過程中裂隙定位的準確性和對周圍材料的無損性，保證了類巖石材料的均勻性、連續性；
[0013]2、可針對不同形狀、不同尺寸的各種巖石裂隙的模擬，具備應用範圍廣泛的優佔.
[0014]3、該發明方法可廣泛應用於水電、交通、能源、礦山等領域的裂隙巖體力學性能研究，應用領域廣泛。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為一種類巖石試樣中預置單裂隙的定位裝置結構示意圖。
[0016]圖2為本發明中側板上的長度、角度標尺示意圖。
[0017]圖中，1.塑料模具側板，2.塑料模具底板，3.橢圓形薄鐵片，4.電磁鐵，5.可變電壓控制裝置，6.電源開關，7.長度標尺，8.角度標尺。

【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和實施例子對本發明進一步說明。
[0019]如圖1或2所示，一種類巖石試樣中預置單裂隙的定位裝置，包括1.塑料模具側板，2.塑料模具底板，3.橢圓形薄鐵片，4.電磁鐵，5.可變電壓控制裝置，6.電源開關，
7.長度標尺，8.角度標尺。
[0020]橢圓形薄鐵片2置於塑料模具內部，塑料模具側板1、底板2可封裝成封閉空間。電磁鐵4與可變電壓控制裝置5相連並可接通電源，通過調節可變電壓控制裝置5可調節電磁鐵4產生磁力的大小。
[0021]所述的塑料模具側板為5_厚的高強塑料板，高140mm,寬70_。側板下底邊和左側邊上標有長度標尺，可用於預置裂隙的空間位置定位，側板中心位置有角度標尺，可用於預置裂隙的空間角度定位，標尺範圍為O — 180度。
[0022]所述的橢圓形薄鐵片尺寸為20mmX 10mm,厚0.2mm。
[0023]預置裂隙類巖石試樣製作步驟如下:
[0024]1、將塑料模具側板與下底板連接固定，並將橢圓形薄鐵片置於內部；
[0025]2、配製砂漿材料，以模擬巖石材料，具體方法如下:
[0026]砂漿材料由525#快硬水泥、粒徑0_4mm的石英砂和水配製而成，材料的重量配比為:水:水泥:砂=1:1.2?2.5:6.0?6.8，按照配比比例準備好砂漿原材料；
[0027]砂漿原材料的用量根據所模擬巖石材料確定；例如:製作一個10mmX 10mmX 200mm的試樣約需要0.8千克水、I千克水泥、5千克石英砂；
[0028]3、將電磁鐵4與可變電壓控制裝置5相連並可接通電源6，對橢圓形薄鐵片產生磁力作用，調整電壓大小及電磁鐵位置，使橢圓形薄鐵片在磁力作用下位於塑料模具的中心位置；
[0029]4、2個電磁鐵以塑料模具的中心對稱布置，並且同時旋轉可調節橢圓形薄鐵片至預定角度，調節時可參照塑料模具側板上的長度標尺7和角度標尺8 ；
[0030]5、調節到位後，二次加大電壓使磁力加大防止與砂漿混合振動時薄鐵片錯位；
[0031]6、將整套裝置相對位置固定，然後置于振動臺，開啟振動臺，將拌和好的砂漿材料分層放入塑料模具內，振動180s以保證砂漿均勻密實，氣泡充分溢出，蓋上上底板並將上底板與側板固定；
[0032]7、將試樣連同成型模具在室溫下養護24小時後，砂漿硬化，將成型模具拆除；
[0033]8、恆溫恆溼養護試樣，具體方法如下:
[0034]將試樣放入恆溫恆溼養護箱養護28天,養護條件為溫度20±2°C、相對溼度95%以上。
【權利要求】
1.一種類巖石試樣中預置單裂隙的定位裝置，包括塑料模具、橢圓形薄鐵片、電磁鐵、可變電壓控制裝置，其特徵在於:所述的塑料模具包括四個側板和上下底板，所述的橢圓形薄鐵片在塑料模具內部，所述的電磁鐵通電後可對橢圓形薄鐵片產生磁作用力，所述的可變電壓控制裝置可以調節電磁鐵產生磁作用力的大小，通過控制電磁鐵的位置和角度對橢圓形薄鐵片進行定位。
2.根據權利要求1所述的一種類巖石試樣中預置單裂隙的定位裝置，其特徵在於，在所述的塑料模具側板與底板交線上設置有長度標尺，長度標尺的零點設於每塊側板的左側交線上，在塑料模板側板中心設置有角度標尺，標註範圍為O — 180度。
【文檔編號】G01N1/28GK104181025SQ201410459169
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年9月10日 優先權日:2014年9月10日
【發明者】楊文東, 高希超, 張玉, 井文君, 俞然剛, 張豔美 申請人:中國石油大學(華東)