上下貫通裂隙類巖石砂漿試件成型模具的製作方法

2023-04-25 11:49:21 1

本實用新型涉及人工模擬巖心試件巖石力學實驗裝備，尤其涉及上下貫通裂隙類巖石砂漿試件成型模具。

背景技術：

巖石是一種內含節理、裂隙、弱面、斷層等的非均質各向異性和非連續的複合結構體，其破壞是通過巖石內部不連續的微裂縫的張開、閉合和擴散貫穿而產生的滑移面所引起的。巖石材料中的多裂紋擴展及其貫通破壞機制是巖石斷裂力學的重要研究課題。

目前，研究巖石材料多裂紋擴展及貫通破壞機制問題常採用兩種途徑：(1)在製作好的真實巖樣中預製宏觀裂紋；(2)模型試驗，採用類巖石材料與其他混合料按比例配製，摻入裂縫片、預埋金屬條或聚合物薄條等，預製出含裂紋的樣品來模擬巖樣開展相似材料試驗。由於有些工程中的鬆軟巖石的力學強度小、變形大，隨之而來的問題是試驗樣本不易獲得，或取樣時擾動過大使得試驗樣本失去了代表性。對於這些弱膠結、層狀或裂縫性巖石，取心成功率極低且即便獲得完整的巖心，損傷的影響對巖石性質的改變亦很顯著。

技術實現要素：

為了克服現有技術的不足，本實用新型目的是提供上下貫通裂隙類巖石砂漿試件成型模具，該試件脫模方便快捷，不影響試件的力學性質，試件成型速度快和試驗效率高，便於對試件滲流做分析。

為了達成上述目的，本實用新型提供的方案是：

上下貫通裂隙類巖石砂漿試件成型模具，包括：

至少一條用於試件成型時形成裂隙的長條件；

底座，所述長條件的底部固定於底座上；

空心筒，包括至少兩段筒壁，筒壁圍繞底座且高於底座設置；

環形箍，環形箍通過緊固件可拆卸固定於所述空心筒的外部。

上述試件成型模具，通過在空心筒內設置類巖石材料與混合料按比例配置，長條件放置於空心筒內用於在類巖石材料中形成裂隙；空心筒可以是空心圓柱筒，這樣整個模具是可拆卸的，試件脫模較為方便，便於取心，再通過環形箍實現對空心筒的固定或者拆卸。

為了方便對長條件的固定，所述底座頂部設置凹槽，所述長條件底部通過凹槽固定於底座，這樣方便了對長條件的固定。

所述筒壁的側部呈階梯形狀設置，即一筒壁的一側來說，內部的尺寸小於外部的尺寸，這樣，空心筒的筒壁在接縫處是交錯設置的，以避免筒壁相互貼合後內部砂漿的洩漏。

為了方便後期的脫模，所述長條件為金屬件，同樣地，底座為金屬座。

本實用新型中，所述長條件設置有三條，三條長條件的頂部均設置小孔以便試件成型後的取出。

三條長條件各自間隔設定距離設置，中部的長條件長度長於另外兩條的長度。

在所述空心筒的內壁設有一層PVC塑料膜，在底座頂部設有一層塑料膜，從而有效避免砂漿材料與圓柱筒以及底座的直接接觸；

在塑料膜的表面塗覆有潤滑油；

進一步地，在所述長條件的表面塗覆有潤滑油，以便於後期的脫模。

所述環形箍包括兩段箍體，兩段箍體之間通過緊固件進行連接。

環形箍在所述空心筒外設置至少兩段，兩段環形箍間隔設定距離設置。

本實用新型具有以下優點：

1)本實用新型通過筒壁圍繞一圈形成空心筒，配合環形箍的設置，實現模具的可拆卸設置，便於對成型試件的取出，脫模方便快捷。

2)本實用新型中長條件的底部通過凹槽與底座實現可拆卸固定，便於對長條件的取出，進而避免對成型試件的影響。

3)本實用新型通過潤滑油的塗覆，塑料膜的設置，便於對成型試件的脫模。

附圖說明

圖1為本實用新型的類巖石砂漿材料試件成型模具的整體結構示意圖；

圖2為圖1中所示的類巖石砂漿材料試件成型模具的結構的俯視圖；

圖3為圖1中所示的類巖石砂漿材料試件成型模具的底座的結構示意圖；

其中，1、環形箍；2、筒體；3、塑料膜；4、緊固螺栓；5、緊固螺母；6、底座；7、凹槽；8、塑料膜；9、中間的金屬條；10、兩側的金屬條；11、小孔。

具體實施方式

下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述。

參照圖1所示，為本實用新型的類巖石上下貫通裂隙砂漿材料試件成型模具的整體結構示意圖。參照圖2，為圖1中所示的類巖石上下貫通裂隙砂漿材料圓柱形試件成型模具的兩個筒體的結構示意圖。參照圖3，為圖1中所示的類巖石上下貫通裂隙砂漿材料試件成型模具的底座。

其中，兩個相同的半圓環筒體2拼裝成一個完整的圓筒狀，兩個半圓環筒體2設有相互配合的左右端面，這種交叉配合的結構避免試件在製備時出現砂漿洩漏，有助於混合料的保水性和保證試件質量。

半圓環筒體2粘貼有內壁塑料膜3，避免砂漿材料與環筒體直接接觸，製備時在塑料膜表面塗抹上潤滑油，便於試件脫膜。

上下兩個相同的圓圈狀的環形箍1，環形箍包括兩段箍體，兩段箍體同構緊固螺母5、緊固螺栓4共同組成圓柱形試件成型模具的側緊固定裝置，保證兩個半圓環筒體2之間的緊密結合。

底座6為金屬塊，底座6的上表面粘貼有塑料膜8，避免砂漿材料與金屬墊塊直接接觸，製備時在塑料膜8表面塗抹上潤滑油，便於試件脫膜。底座6上表面設有一個尺寸合適的凹槽7，具體情況按照實驗要求。製備時將一組長條件如金屬條排好後緊密的插入凹槽7之中，起到固定金屬條預製上下貫通裂隙的作用。

一組金屬條由中間的金屬條9和兩側的金屬條10組成，每條金屬條上端中心的帶有小孔11，製備時在每個金屬條表面之間塗抹上潤滑油，再將金屬條排好成一組，插入底座6金屬塊上的凹槽中固定好。將三個金屬條組成一組並在之間塗抹上潤滑油，而且在每個金屬條上端設置小孔，方便試件製備完成後將金屬條取出而又不影響試件的完整性與其力學性質。

本實用新型的類巖石上下貫通裂隙砂漿材料試件成型模具，先將半圓環筒體的內壁塑料膜3與金屬塊上表面的塑料膜8、每個金屬條的表面塗抹上潤滑油，再將一組金屬條緊密的插入金屬塊上的凹槽7中；將插有金屬條的金屬塊設置好，將其放在兩個半圓環筒體2之中再緊密對合，並拼成圓筒狀，再套上上下兩個圓圈狀的環形箍1，擰緊緊固螺母5與緊固螺栓4使兩個半圓環筒體2之間的緊密結合；模具拼裝完成，進行試件成型。

脫模時，先將緊固螺栓4和緊固螺母5擰松，直至可以將兩個圓圈狀的環形箍1從兩個半圓環筒體2上脫落，再將兩個半圓環筒體2與金屬塊分離脫落，通過金屬條上端的小孔11用工具先將中間的金屬條從試件中取出，再將兩側的金屬條取出即可。

本實用新型的類巖石上下貫通裂隙砂漿材料試件成型模具，其結構簡單，加工非常方便。優勢在於：該裝置通過改善半圓環筒體2相互配合的左右端面，保證筒體能緊密合縫不至於砂漿的洩漏；在兩個半圓環筒體2與金屬塊的表面粘貼塑料膜，並在塑料膜的表面塗抹上潤滑油，保證脫模時能夠完整、輕鬆的將試件脫落而不影響試件的力學性質；在金屬塊上設置合適的凹槽固定金屬條組，能夠有效地預製符合實驗要求的上下貫通裂隙；將預製裂隙的金屬條分為等厚度三條，且中間金屬條稍長於兩側金屬條，在金屬條之間表面塗抹上潤滑油，並在金屬條上端設置小孔，保證脫模時能夠輕鬆方便地將金屬條從試件裂隙中取出且不影響試件的力學性質。

以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護範圍。