標準巖石試件貫通裂隙製作模具的製作方法

2023-04-23 11:49:16

標準巖石試件貫通裂隙製作模具的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種標準巖石試件貫通裂隙製作模具，它是由一對半圓鋼管模、連接螺栓、定位銷組成，半圓鋼管模兩側各設置一個連接鋼板，連接鋼板上各預留兩個螺栓孔和一個定位銷孔，螺栓孔和定位銷孔布置在同一直線上，定位銷孔位於兩個螺栓孔之間，半圓鋼管模軸向中線上布置有預製裂隙切口，預製裂隙切口具有不同的傾斜角度和張開度並按兩種排列方式排列，第一種方式為傾斜角度不變按不同張開度排列，第二種方式為張開度不變按不同傾斜角度排列。本實用新型模具結構簡單、製作工藝簡易、操作方便，能夠在標準巖石試件上較精確地製作不同傾斜角度和張開度的貫通裂隙，靈活性大並且效率較高。
【專利說明】標準巖石試件貫通裂隙製作模具

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種用於製作標準巖石試件貫通裂隙的模具，具體為製作標準巖石試件貫通裂隙時包裹在巖石試件上的一種帶預製裂隙切口的鋼製模具。

【背景技術】
[0002]隨著經濟的快速發展，環境汙染、能源緊張和交通擁擠等問題日趨嚴重，為緩解土地、資源等問題帶來的壓力，地下工程的發展已成為必然的趨勢。然而，在地下工程所處巖層環境中普遍存在著裂隙、節理、斷層等軟弱結構面，對巖體力學性能造成不同程度的影響，給地下工程的穩定性控制帶來了很大難度和不確定性。掌握裂隙巖體力學性能的變化規律，對地下工程穩定性控制具有很重要的指導意義。
[0003]現有的針對實際裂隙巖體破壞過程的研究主要藉助室內試驗來完成，然而試件製作過程中如何加工預製裂隙是一個比較困難的問題。有關含裂隙巖體相關性質的研究大部分集中在石膏、水泥砂漿等與其他混合料根據一定配比製作的類巖石相似材料上，裂隙加工主要採用摻入裂紋片、預埋金屬條或者聚合物薄條等方法。
[0004]相對於類巖石相似材料，使用真實巖石試件進行試驗研究能夠更好地說明裂隙巖體力學性能的變化規律，部分學者針對真實巖石試件進行過一些裂隙巖體試驗研究。馮夏庭在《應力-水流-化學耦合下巖石破裂全過程的細觀力學試驗》中提到在30mm X 15mm X 3mm矩形板狀試件上切割長3mm,寬0.25mm的2或3條預製裂紋,文章中沒有提到預製裂紋的製作方法，也沒有提到模具的使用。魯祖德在《裂隙巖石水-巖作用力學特性試驗研究與理論分析》、《裂隙巖石的應力-水流-化學耦合作用試驗研究》中提到在真實巖石試件上製作貫通裂隙，具體為:先加工圓柱形模具，該模具上有稍大於預製裂紋尺寸的切口，每條裂紋的中點為直徑4mm的圓孔，然後將該模具按設計尺寸精確套在試件上，用直徑為3mm、長度為70mm的帶金剛砂的鑽頭在模具上的圓孔上鑽孔，最後用鋼絲鋸伸進小孔中沿著模具上預製裂紋的切口來回拉鋸完成製作；文章中僅僅介紹了利用一種帶預製切口的模具加工真實巖石試件上的貫通裂隙，並沒有提供該模具詳細的製作方法。
[0005]裂隙巖體試驗中往往需要在試件上製作不同角度和張開度的裂隙，然而，巖石是脆性材料，如果不使用模具，在標準巖石試件上製作貫通裂隙時很難保證裂隙角度和張開度的精度，而裂隙精度如果達不到要求將會直接影響試驗結果，不能準確的反映巖石裂隙的擴展規律。使用合理的模具可以較好地解決上述問題並且大大提高了工作效率。目前尚沒有針對真實巖石試件貫通裂隙製作的模具發明。


【發明內容】

[0006]本實用新型針對裂隙巖體力學性質試驗，提供一種用於在標準巖石試件上製作不同傾斜角度和張開度貫穿裂隙的模具，該模具結構簡單、製作簡易、使用方便、可重複利用，能夠精確地控制裂隙的傾斜角度和張開度，靈活性大並且效率較高。
[0007]本實用新型標準巖石試件貫通裂隙製作模具的構造為:由一對半圓鋼管模、定位銷和連接螺栓組成，其特徵在於，所述的半圓鋼管模是由長度75mm，內徑50mm，壁厚4mm的圓鋼管沿直徑切割成的兩個半圓鋼管，切割過程中圓鋼管上沿切割平面出現2mnT5mm的縫隙，切割完成後，沿兩側切割線在半圓鋼管外側分別焊接長75mm，寬15mm，厚4mm的連接鋼板，連接鋼板與兩條切割線所在的平面共面；所述半圓鋼管模的軸向中線上布置有預製裂隙切口。
[0008]所述的連接鋼板上各預留兩個螺栓孔、一個定位銷孔，螺栓孔和定位銷孔布置在一條直線上，定位銷孔位於兩個螺栓孔的中間。
[0009]所述的2mm?5mm的縫隙可以使一對半圓鋼管模在使用時兩者之間不直接接觸，這樣連接螺栓擰緊後會產生預緊力使半圓鋼管模牢固地裹在巖石試件上；所述的定位銷能夠防止兩半圓鋼管模在工作時發生相對錯動，以保證相同角度和張開度的預製裂隙切口能嚴格對正。
[0010]所述的預製裂隙切口長度10mm，該長度為半圓鋼管模上預製裂隙切口的平面投影長度；所述的預製裂隙切口具有不同的傾斜角度和張開度，按兩種排列方式布置在半圓鋼管模上，第一種方式是按照不同張開度排列，裂隙切口傾斜角度均為45°，設有1.0mm、1.5mm、2.0mm、2.5mm四種張開度,沿軸向中線自上而下排列在半圓鋼管模上，裂隙切口中心點之間的間距以及兩端切口中心點距半圓鋼管模端部的距離均為15mm ;第二種方式是按照不同傾斜角度排列，裂隙切口張開度均為1.0_，設有15°、30°、60°、75°四個典型傾斜角度，四種裂隙切口沿軸向中線自上而下依次排列在半圓鋼管模上，裂隙切口中心點之間的間距以及兩端切口中心點距半圓鋼管模端部的距離均為15_。
[0011]本實用新型標準巖石試件貫通裂隙製作模具的操作方法是:首先，在標準巖石試件中心位置用直徑2_帶金剛砂的鑽頭沿試件直徑打一個貫通的圓孔；然後，將帶預製裂隙切口的一對半圓鋼管模套在標準巖石試件上，所需的預製裂隙切口的中心點正對試件上貫通的圓孔，用連接螺栓將兩半圓鋼管模緊貼試件連接牢固，插好定位銷，形成一個包裹在試件周圍的套筒；最後用鋼絲鋸伸進鑽孔內沿著模具上的預製裂隙切口來回拉鋸完成預製貫通裂隙的製作。
[0012]本實用新型標準巖石試件貫通裂隙製作模具的優點為:
[0013]1、本實用新型模具僅僅用兩個帶預製裂隙切口的半圓鋼管模連接而成，其結構簡單，製作工藝簡易，操作方便，易於拆卸和組裝，並且固定比較牢固。
[0014]2、本實用新型模具上設置了 15°、30°、45°、60°、75°幾種典型傾斜角度以及1.0mm> 1.5mm、2.0mm、2.5mm幾種典型張開度的預製裂隙切口，能夠在標準巖石試件上精確地製作不同傾斜角度和張開度的貫通裂隙，具有較高的靈活性。
[0015]3、每個模具上布置四個預製裂隙切口，節省了製作材料。
[0016]4、利用本實用新型模具在標準巖石試件上製作貫通裂隙可以縮短裂隙製作時間，大大提高了工作效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型模具的預製裂隙切口按不同張開度布置時的整體結構示意圖。
[0018]圖2為本實用新型模具的預製裂隙切口按不同傾斜角度布置時的整體結構示意圖。
[0019]圖3為圖1沿兩半圓鋼管模連接處縫隙的縱向剖視圖。
[0020]圖4為圖2沿兩半圓鋼管模連接處縫隙的縱向剖視圖。
[0021 ] 圖5為圖1、圖2沿螺栓所在水平面的橫向剖視圖。
[0022]圖例說明:1-半圓鋼管模；2_預製裂隙切口 ；3_連接鋼板；4_連接螺栓；5_定位銷；6-螺栓孔；7-定位銷孔。

【具體實施方式】
[0023]下面內容結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】作詳細說明。
[0024]如圖1飛所示，本實用新型標準巖石試件貫通裂隙製作模具的構造為:由一對半圓鋼管模1、定位銷5和連接螺栓4組成，半圓鋼管模I兩側各設置一個連接鋼板3，連接鋼板3上各預留兩個螺栓孔6和一個定位銷孔7，螺栓孔6和定位銷孔7布置在同一直線上，定位銷孔7位於兩個螺栓孔6之間，半圓鋼管模I軸向中線上布置有預製裂隙切口 2。
[0025]具體的，半圓鋼管模I是由長度75mm,內徑50mm,壁厚4mm的圓鋼管沿直徑切割成的兩個半圓鋼管，切割過程中圓鋼管上沿切割平面出現2mnT5mm的縫隙，此縫隙可以使一對半圓鋼管模I在使用時兩者之間不直接接觸，這樣連接螺栓4擰緊後會產生預緊力使半圓鋼管模I牢固地裹在巖石試件上；切割完成後，沿兩側切割線在半圓鋼管外側分別焊接長75mm，寬15mm，厚4mm的連接鋼板3，連接鋼板3與兩條切割線所在的平面共面。使用時，連接鋼板上插設定位銷5能夠防止兩半圓鋼管模在工作時發生相對錯動，以保證相同角度和張開度的預製裂隙切口能嚴格對正。
[0026]預製裂隙切口 2長度10mm，該長度為半圓鋼管模上預製裂隙切口的平面投影長度；預製裂隙切口 2具有不同的傾斜角度和張開度，按兩種排列方式布置在半圓鋼管模I上，第一種方式是按照不同張開度排列，預製裂隙切口 2傾斜角度均為45°，設有1.0mm、1.5mm、2mm、2.5mm四種張開度，四種預製裂隙切口 2沿軸向中線自上而下依次排列在半圓鋼管模上，預製裂隙切口 2中心點之間的間距以及兩端切口中心點距半圓鋼管模I端部的距離均為15mm ;第二種方式是按照不同傾斜角度排列，預製裂隙切口 2張開度均為1.0mm,設有15°、30°、60°、75°四個典型傾斜角度，四種預製裂隙切口 2沿軸向中線自上而下依次排列在半圓鋼管模I上，預製裂隙切口 2中心點之間的間距以及兩端切口中心點距半圓鋼管模I端部的距離均為15mm。
[0027]標準巖石試件貫通裂隙製作模具的操作方法是:首先，在標準巖石試件中心位置用直徑2mm帶金剛砂的鑽頭沿試件直徑打一個貫通的圓孔；然後，將帶預製裂隙切口 2的一對半圓鋼管模I套在標準巖石試件上，所需的預製裂隙切口 2的中心點正對試件上貫通的圓孔，用連接螺栓4將兩半圓鋼管模I緊貼試件連接牢固，插好定位銷5，形成一個包裹在試件周圍的鋼套筒；最後用鋼絲鋸伸進鑽孔內沿著模具上的預製裂隙切口 2來回拉鋸完成預製貫通裂隙的製作。
【權利要求】
1.一種標準巖石試件貫通裂隙製作模具，它是由一對半圓鋼管模，連接螺栓，定位銷組成，其特徵在於，所述的半圓鋼管模兩側各設置一個連接鋼板，連接鋼板上各預留兩個螺栓孔和一個定位銷孔，螺栓孔和定位銷孔布置在同一直線上，定位銷孔位於兩個螺栓孔之間，半圓鋼管模軸向中線上布置有預製裂隙切口。
2.根據權利要求1所述的標準巖石試件貫通裂隙製作模具，其特徵在於，所述預製裂隙切口具有不同的傾斜角度和張開度，預製裂隙切口在半圓鋼管模上的排列方式有兩種，第一種方式是預製裂隙切口的傾斜角度均為45° ,按照張開度1.0mm、l.5mm、2.0mm、2.5mm自上而下依次排列在半圓鋼管模軸向中線上；第二種方式是預製裂隙切口張開度均為.1.0mm，按照傾斜角度15°、30°、60°、75。自上而下依次排列在半圓鋼管模軸向中線上。
【文檔編號】G01N1/28GK204202960SQ201420636950
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月30日 優先權日:2014年10月30日
【發明者】杜貽騰, 李廷春, 張仕林, 尚黎明, 陳佃浩, 段會玲, 吳帥, 徐開山 申請人:山東科技大學