一种模拟错动带岩体的制样模具及制备方法与流程

本发明涉及一种模拟错动带岩体的制样模具及制备方法，属于岩石力学技术领域。

背景技术：

在岩土工程中常遇到含错动带的岩体，其岩体结构具有非连续性、非线性特征，极大影响了岩体的强度和稳定性，含错动带的岩体力学性质的研究逐渐成为了热点问题。岩石力学试验主要包括现场试验与室内试验，原位试验的缺点主要有经济效益较差，受环境的影响明显。由于含不同倾角错动带原岩试样很难得到，因此，目前针对于含错动带岩体力学行为的研究可采用类岩石材料进行合理的配比方式模拟岩石，类岩石材料通常有水泥砂浆材料、树脂类透明岩石材料、松香油酒精类材料、石膏类材料等。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种模拟错动带岩体的制样模具及制备方法，以解决现有技术中存在的缺陷。

一种模拟错动带岩体的制样模具，包括倾角控制系统和试样制作腔体，所述倾角控制系统包括弧形倾角测量架、基板、支撑杆、约束板；所述弧形倾角测量架安装在基板一侧的边沿，所述支撑杆安装在基板两侧的边沿中间位置处，所述支撑杆与所述约束板铰接，所述试样制作腔体连接在约束板上；

所述试样制作腔体包括固定侧板、板体固定装置、侧板和可拆卸控制板，所述可拆卸控制板通过板体固定装置分别安装在固定侧板的底部和右侧，所述侧板安装在固定侧板的前端面。

优选的，所述基板的底部四角设有系统支撑装置。

优选的，所述基板底部设有倾角调节装置，所述倾角调节装置设有三个，且呈等腰三角形。

优选的，所述弧形倾角测量架设有±0-90°的角度。

优选的，所述约束板为l型曲板，且两端各设有倾角指示针且分别对应弧形倾角测量架的0°和90°位置。

优选的，所述侧板为透明的有机玻璃材料，且四个边均设有刻度。

优选的，所述约束板和支撑杆铰接点的水平高度与弧形倾角测量架圆心高度相同。

一种模拟错动带岩体的制样制备方法，采用权利要求1-6所述的模拟错动带岩体的制样模具实现，包括如下步骤：

配制模拟天然岩石的水泥砂浆和模拟错动带的白水泥；

旋转倾角调节装置使倾角指示针指向所需要的α角度；

根据侧板上的刻度在试样制作腔体内依次倒入m层水泥砂浆和n层白水泥进行振捣密实；

待浇筑材料初凝后进行拆模，将初凝后试样放置恒温恒湿养护室中进行不低于28天的养护，得到不同倾角多层错动带的类岩体试样。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：该方法克服了原位试验的弊端，且可操作性强，试验结果离散性较小，因此更加可靠。

在制作错动带试样时采用了约束板以及倾角指示针，能够准确的定位角度；各层制样采用分别浇筑，层状试件均匀性较好。本发明能够准确控制各错动带试样的厚度和倾角，得到的试验结果具有较高的可靠性。

该方法可根据坝基工程、边坡工程等中错动带角度制作出含不同倾角多层错动带岩体，为岩石力学研究开辟了新思路。

附图说明

图1为本发明模拟含不同倾角多层错动带岩体的制样系统的结构示意图；

图2为本发明中弧形倾角测量架的结构示意图；

图3为本发明中支撑系统的结构示意图；

图4为本发明中倾角控制系统的结构示意图；

图5为本发明中制样模具的结构示意图；

图6为本发明中制备试样的示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1-5所示公开了一种模拟错动带岩体的制样模具，包括倾角控制系统和试样制作腔体，所述倾角控制系统包括弧形倾角测量架1、基板7、支撑杆8、约束板10；所述弧形倾角测量架1安装在基板7一侧的边沿，所述支撑杆8安装在基板7两侧的边沿中间位置处，所述支撑杆8与所述约束板10铰接，使得旋转倾角装置12可以调节约束板10的角度进一步调节试样制作腔体的角度，所述试样制作腔体连接在约束板10上；等待浇筑材料初凝时再将试样制作腔体取下来，进行拆模。

如图5所示，所述试样制作腔体包括固定侧板2、板体固定装置3、侧板4和可拆卸控制板5，所述可拆卸控制板5通过板体固定装置3分别安装在固定侧板2的底部和右侧，所述侧板4安装在固定侧板2的前端面。

如图3所示具体的，所述基板7的底部四角设有系统支撑装置11，用于支撑整个模具，使整个模具更加稳定。

如图3所示具体的，所述基板7底部设有倾角调节装置12，所述倾角调节装置12设有三个，且呈等腰三角形，其中两个倾角调节装置12设在约束板水平位置的底部两侧，另一个倾角调节装置12设在约束板竖直方向与约束板10平行位置，所述的倾角调节装置12为可上下调节的螺栓，用于调节约束板10的转动角度。

如图2所示，具体的，所述弧形倾角测量架1设有±0-90°的角度，约束板10为直角型曲板，上面的倾角指示针9此时对应的是90°，水平方向的倾角指示针9对应的是顺时针方向的0°。

如图4所示，具体的，所述约束板10为l型曲板，且两端各设有倾角指示针9且分别对应弧形倾角测量架1的0°和90°位置，倾角指示针9为不可变形的刚体，尖端指向弧形倾角测量架1的预设角度。

如图5所示，具体的，所述侧板4为透明的有机玻璃材料，且四个边均设有刻度，能够更准确地测定模拟的含错动带岩体的尺寸。

如图1所示，具体的，所述约束板10和支撑杆8铰接点的水平高度与弧形倾角测量架1圆心高度相同，为了方便约束板10找准角度作为基点。

如图6所示公开了一种模拟错动带岩体的制样制备方法，采用权利要求1-6所述的模拟错动带岩体的制样模具实现，包括如下步骤：

配制模拟天然岩石的水泥砂浆14和模拟错动带的白水泥13；具体的a.准备用于制作试样的原料，包括配制用于模拟天然岩石的水泥砂浆14和模拟错动带的白水泥13，将试样制作腔体卡靠在约束板10上；

旋转倾角调节装置12使倾角指示针9指向所需要的角度；具体的b.旋转倾角调节装置12使倾角指示针9指向弧形倾角测量架1显示的α角度；

根据侧板4上的刻度在试样制作腔体内依次倒入m层水泥砂浆和n层白水泥进行振捣密实；具体的c.浇筑步骤a中搅拌均匀的水泥砂浆14至对应于侧板4上的预定刻度，振捣密实，完成第一层制样；根据步骤b倾角指示针9指向弧形倾角测量架1显示的β角度，浇筑步骤a中搅拌均匀的白水泥13至对应于侧板4上的预定刻度，振捣密实，完成第二层制样；d.根据步骤b倾角指示针9指向弧形倾角测量架1显示的γ角度，浇筑步骤a中搅拌均匀的水泥砂浆14至对应于侧板4上的预定刻度，振捣密实，完成第三层制样；e.根据步骤b倾角指示针9指向弧形倾角测量架1显示的δ角度，浇筑步骤a中搅拌均匀的白水泥13至对应于侧板4上的预定刻度，振捣密实，完成第四层制样；f.将倾角调节装置12向下调节使倾角指示针9指向0°，此时试样制作腔体为水平放置，浇筑步骤a中搅拌均匀的水泥砂浆14至试样制作腔体顶面，振捣密实，完成最后一层制样。

待浇筑材料初凝后进行拆模，将初凝后试样放置恒温恒湿养护室中进行28天的养护，得到不同倾角多层错动带的类岩体试样。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。