一种制作多节理且具有不同节理特征岩样的切割装置的制作方法

本发明属于岩土工程领域，涉及一种新型环保的可以制作多条节理并且能够控制节理角度、节理贯入度和节理位置的岩样切割装置。

技术背景

节理是岩石中存在的裂隙，是自然状态下岩石内部发育最为普遍的一种构造。节理的物理力学性质对岩土工程施工过程中的安全性和岩土工程构筑物的稳定性有重要影响，因此研究节理岩石的物理力学性质和相关的工程问题是当前岩石力学领域研究的热点问题之一。目前相关的研究基于室内试验进行展开，室内试验的研究对象主要分为两大类：一是使用石膏等类岩石材料制作的模型试样。虽然用这些类岩石材料制作不同类型的节理时比较方便，但是在材料性质方面与岩石材料相比还有很大的的差异，所得的试验分析结果只能用于定性分析，还不能直接反馈到实际应用中去。二是使用完整的柱状岩样通过切割形成含有节理的试样。现有的切割装置由于切割方向固定，固定夹具无法转动，切割下降距离无法精确控制等限制性因素，使得制作位置不同、角度不同和贯入深度不同的岩样节理变得困难。而且现有的切割装置在制作某些特定位置的节理和特定角度的节理会切割到固定夹具，造成夹具的损坏。

另一方面，自然状态下岩石内部的节理多以多条节理的形式存在。多条节理又具有交叉“X”型节理，平行节理等多种形态。针对含多条节理的岩样的试验研究对岩土工程同样具有重大意义。由于现有的切割装置难以实现多条节理的切割制作，目前使用真实岩石材料进行多条节理的试验研究还很少。

现有的切割装置多采用开放式切割，噪声大，粉尘多，冷却水无法循环，水消耗量大。

针对以上问题，本发明在满足环境友好的前提下，可以简单便捷地成批量制作含有单条或者多条节理的岩石试样并且能够控制节理角度、节理贯入度和节理位置。对大角度节理、位置靠近标准岩样两端的节理和贯入度较大的节理的制作同样适用。

技术实现要素：
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本发明的目的是提供可以制作单条或者多条节理（平行和“X”型）并且能够控制节理角度、节理贯入度和节理位置的岩样切割装置，解决了现有的切割装置技术缺陷问题，对于节理角度、贯入度和位置能够精确控制。对大角度节理、位置靠近标准岩样两端的节理和贯入度较大的节理的制作同样能够适用，切割精确度高，满足环境友好要求，自动化程度高，夹具稳定性好、适用性强，操作简单便捷。

本发明采用如下技术方案：

本发明所述的制作多节理且具有不同节理特征岩样的切割装置，包括不锈钢机架，切割电机，切割刀具，喷水管，主转轴，钢板承台，冷却水箱，竖向滑动装置，电动液压千斤顶，滑动钢体；所述的不锈钢机架的底端设有钢板承台，钢板承台上一侧设有竖向滑槽装置；切割电机与滑动钢体相连，滑动钢体上部设有电动液压千斤；通过电动液压千斤顶使滑动钢体带动切割机在竖向方向垂直下降；切割电机上设有切割刀具，切割刀具一侧设有喷水管，喷水管与冷却水箱相连，冷却水箱布置在钢板承台下方；所述的钢板承台上位于切割刀具下方设有燕尾槽滑台；燕尾槽滑台上设有沿0°到360°转动的油压分度盘。

本发明所述的制作多节理且具有不同节理特征岩样的切割装置，所述的油压分度盘上设有夹具；夹具包括上半夹具卡槽与下半夹具卡槽；上半夹具卡槽卡合在下半夹具卡槽上通过螺栓相互固定；所述的上半夹具卡槽与下半夹具卡槽的内侧分别设有锯齿。

本发明所述的制作多节理且具有不同节理特征岩样的切割装置，所述的油压分度盘上设有夹具安装孔；夹具安装孔沿油压分度盘直径方向延伸。

本发明所述的制作多节理且具有不同节理特征岩样的切割装置，所述的油压分度盘上的夹具安装孔为两组，两组夹具安装孔之间设有木块。

本发明所述的制作多节理且具有不同节理特征岩样的切割装置，所述的燕尾槽滑台下方设有过滤水槽；过滤水槽与冷却水箱相连，冷却水箱内设有抽水机；抽水机与喷水管相连。

本发明所述的制作多节理且具有不同节理特征岩样的切割装置，所述的不锈钢机架外侧设有挡尘罩，挡尘罩上设有有机玻璃。

有益效果

本发明的制作多节理且具有不同节理特征岩样的切割装置，通过自动化操作，可以批量制作含有单条或者多条节理的圆柱标准试样，对于节理角度、不同的贯入度和位置能够精确控制，节理切割范围广，对大角度节理、位置靠近标准岩样两端的节理和贯入度较大的节理的制作同样适用，且不会破坏夹具和底盘。切割精确度高，满足环境友好要求，夹具稳定性好、适用性强，操作简单便捷。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的夹具结构示意图；

图3是本发明的侧视结构示意图；

图4是本发明的俯视结构示意图。

图中1.不锈钢机架 2.切割电机 3.防护罩 4.切割刀具 5.喷水管 6.带有锯齿的上半夹具卡槽 7.带有锯齿的下半夹具卡槽 8.卧式油压分度盘 9.主转轴 10.木头垫块 11.燕尾槽滑台 12.钢板承台 13.进水口 14.冷却水箱 15.过滤水槽 16.抽水机 17.调整地脚 18.控制面板 19.显示屏 20.竖向滑动装置 21.电动液压千斤顶 22.滑动钢体 23.挡尘罩 24.有机玻璃窗 25.夹具安装孔。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围：

如图所示：制作多节理且具有不同节理特征岩样的切割装置，包括不锈钢机架1， 切割电机2，切割刀具4，喷水管5，主转轴9，钢板承台12，冷却水箱14，竖向滑动装置20，电动液压千斤顶21，滑动钢体22；所述的不锈钢机架1的底端设有钢板承台12，钢板承台12上一侧设有竖向滑槽装置20，其上刻有竖向刻度线；切割电机2与滑动钢体22相连，滑动钢体22上部设有电动液压千斤21；通过电动液压千斤21顶使滑动钢体带动切割机在竖向方向垂直下降；能够精确控制切割刀具的下降距离，从而到达控制节理贯入深度的目的。

切割电机2上设有切割刀具4，切割刀具4一侧设有喷水管5，喷水管5与冷却水箱14相连，冷却水箱14布置在钢板承台12下方；钢板承台12上位于切割刀具4下方设有燕尾槽滑台11；燕尾槽滑台11上设有沿0°到360°转动的油压分度盘8。

油压分度盘8上设有夹具；夹具包括上半夹具卡槽6与下半夹具卡槽7；上半夹具卡槽6卡合在下半夹具卡槽7上通过螺栓相互固定；所述的上半夹具卡槽6与下半夹具卡槽7的内侧分别设有锯齿。油压分度盘8上设有夹具安装孔（25）；夹具安装孔25沿油压分度盘8直径方向延伸。外侧夹具安装孔距离200mm，内侧夹具安装孔距离70mm。油压分度盘8上的夹具安装孔25为两组，两组夹具安装孔25之间设有木块10。上、下夹具卡槽宽30mm，卡槽围成的圆孔直径为50mm。燕尾槽滑台刻有水平刻度线，可精确控制夹具上圆柱岩样的左右移动，从而达到精确控制节理位置的目的。通过电气设备精确控制卧式油压分度盘0°到360°转动，从而达到精确控制节理角度的目的。分度盘上刻有角度，方便使用者观察记录。

燕尾槽滑台11下方设有过滤水槽15；过滤水槽15与冷却水箱14相连，冷却水箱14内设有抽水机16；抽水机16与喷水管5相连。冷却水通过水箱内的抽水机抽水达到冷却刀具的目的，冷却后的水通过过滤水槽流入冷却水箱，实现冷却水的自动循环，达到节水目的。

不锈钢机架(1)外部用镀锌板封闭，装置设有调整地脚17。

为了降低噪音、减少灰尘，本发明还设有挡尘罩23，为了方便观察箱体里实时切割情况，挡尘罩上还安装有有机玻璃窗24。为了防止切割过程中岩样底部局部应力集中，切割过程中岩样底部还设有木头垫块10。为了方便操作、便于观察记录，本发明还设有控制面板18和显示屏19。

以介绍含多条节理的标准试样的制作方法为例来说明本发明的操作步骤：

a，首先用直径50mm的岩石钻孔取芯机在工程现场取一定长度的圆柱体岩样，将取芯机所取的较长的岩样经普通切割机切割加工成长度230mm到250mm，直径50mm的圆柱体岩样。

b，切割节理时选用卧式油压分度盘上预留的外侧安装孔，分别在左右两侧安装孔上安装带有锯齿的下半夹具卡槽，为防止切割过程中岩样底部局部应力集中，下半夹具卡槽之间放置木头垫块。将上述过程中得到的圆柱体岩样摆放在左、右下半夹具卡槽之上，岩样底部与木头垫块接触。把岩样合适摆放后，安装带有锯齿的上半夹具卡槽。

c，根据所要得到节理的位置的要求，转动转轴，调整燕尾槽滑台。燕尾槽滑台上设有水平刻度线，可精确控制燕尾槽滑台水平移动距离，从而精确控制所要得到的节理的位置。根据所要得到节理的角度的要求，通过电气设备驱动卧式油压分度盘0°到360°转动，从而达到精确控制节理角度的目的。分度盘上刻有角度，方便使用者观察记录。

d，闭上防尘罩，启动切割电机带动切割机转动。启动电动液压千斤顶，通过电动液压千斤顶使切割机垂直移动，通过电气设备可精确控制切割机垂直下降距离，从而达到控制节理贯入度的要求。同时，竖向滑槽装置上刻有竖向刻度线，方便使用者观察记录。此过程中启动抽水机，起冷却切割刀具的作用。

e，为了得到多条节理（平行和“X”型），关闭切割机和电动液压千斤顶按钮，打开防尘罩，重复步骤c和d。

f，上述步骤结束后，先将夹具卡槽拆卸，再安装到卧式油压分度盘上预留的内侧安装孔，将上述得到的含有节理的岩样放置在此位置，分度盘处在0°位置，调整燕尾槽滑台两次将岩样两端多余的部分切割掉，最终得到含有多条节理的直径50mm，长100mm的标准试样。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。