一種制作模擬原巖表面形態(tài)結構面的模具的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及制作模擬原巖表面形態(tài)結構面的模具，包括矩形空心體的模具本體和模板，本體內壁設有對稱的大小插槽，內壁兩側邊設小插槽，其余大小插槽間隔設置；模板有曲面模板和光面模板，與本體內大小插槽配套使用；曲面模板插在大插槽中，光面模板插在小插槽中。曲面模板兩側面帶有原巖表面形態(tài)結構面常用barton曲線，每塊曲面模板兩側曲線結構相同。使用時選需要的曲面模板插入大插槽，及插光面模板；將配置并攪勻的原料倒入本體的空腔中，制成與原巖結構面力學性質相似的結構面模型，每塊曲面模板兩側制成的模型作為上下盤，可代替巖石結構面進行直剪試驗。本模具結構簡單易操作，可得到典型的barton表面形態(tài)的結構面模型。
【專利說明】一種制作模擬原巖表面形態(tài)結構面的模具

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種制作模擬原巖表面形態(tài)結構面的模具，具體地說是涉及一種在巖石力學試驗中用于制作模擬barton經典表面形態(tài)巖石結構面所用的模具，適用于地質工程中采用結構面進行粗糙度系數(shù)工程設計參數(shù)的確定。

【背景技術】
[0002]巖體結構面是指地質歷史發(fā)展過程中，在巖體內形成的具有一定延伸方向和長度，厚度相對較小的地質界面或帶，包括層理、節(jié)理面、不整合面等等。由于結構面的存在，極大地破壞了巖體的連續(xù)性和完整性，削弱了工程巖體的力學性質及其穩(wěn)定性。因而，對巖體結構面的有關性質就必須加以研究。
[0003]巖體結構面中抗剪強度參數(shù)是工程巖體穩(wěn)定性分析和加固治理方案設計的重要指標，一般通過試驗得到結構面的抗剪強度指標，主要為原位剪切試驗和室內直剪試驗，然而，現(xiàn)實情況是這兩種方法均存在不足之處。
[0004]原位剪切試驗不足之處:⑴試驗設備笨重、操作復雜、工期長、費用高#)原位測試的試件的性質也僅僅是代表一定范圍內的巖體結構面性質，需要進行多次試驗。
[0005]與之相對應的室內直剪試驗也存在許多難以克服的缺陷:(1)由于巖體內部的復雜性，要想多次完整地獲得同一結構面的試樣十分不易。⑵室內結構面的試驗需要進行大量試驗，而同時，試驗是破壞性試驗，試樣不能重復利用，對于原本取樣就困難的結構面來說，無疑增加更多取樣的難度。⑶原巖結構面取樣的費用較高，不易運輸，難以滿足大量工程試驗的需要。⑷原巖結構面表面形態(tài)在自然界中是按照地質歷史時期產生，在研究表面形態(tài)對抗剪強度影響時，難以獲取理想的表面形態(tài)。


【發(fā)明內容】

[0006]本實用新型的目的為了解決現(xiàn)有技術中存在的直剪試驗結構面試樣制作的費用高、操作復雜、結果不可靠、表面形態(tài)不具有代表性等缺點，而提供一種原理明確，操作簡單，價格低廉，使用效果好的制作模擬原巖表面形態(tài)結構面的模具。
[0007]本實用新型為了實現(xiàn)上述目的，所采用的技術方案為:提供一種制作模擬原巖表面形態(tài)結構面的模具，包括模具本體和模板，所述的模具本體為一個矩形空心體，矩形空心體的內壁有一相對的兩側設有對稱的插槽，插槽有大小插槽兩種，矩形空心體的內壁兩側邊設置小插槽，其余小插槽與大插槽間隔設置，模具本體外壁上設有方便搬運的把手；所述的模板有兩種，為曲面模板和光面模板，曲面模板和光面模板與所述模具本體的大小插槽配套使用；所述的兩種模板整體四個邊框構成矩形體，兩種模板對應的長度、寬度相同，兩種模板的長度均大于或等于模具本體的高度，兩種模板的寬度均小于或等于模具本體中對應兩插槽間的距離；曲面模板兩側立面為帶有曲線的結構，光面模板的兩側立面是平面結構。
[0008]所述的曲面模板使用時插在模具本體的大插槽中，光面模板插在小插槽中。
[0009]所述的曲面模板至少設有10塊，形成常用barton曲線系列結構，包括帶有
O≤ JRC < 2、2 ≤ JRC < 4、4 ≤JRC < 6、6 ≤ JRC < 8、8 ≤JRC < 10、10 ≤JRC < 12、12 ≤JRC < 14、14 ≤JRC < 16,16 ≤ JRC < 18,18 ≤ JRC ≤ 20 的原巖表面形態(tài)結構面曲線的結構。
[0010]所述的每一塊曲面模板兩側立面帶有的都是相同的一種原巖表面形態(tài)結構面barton曲線結構，通過每一塊曲面模板兩側制成的模型作為高度吻合的上下盤模型。
[0011]所述的曲面模板和光面模板上部兩側面均設有便于抓手的淺坑。
[0012]本實用新型中所述的光面模板為規(guī)則長方體板。所述的至少10塊曲面模板是基于典型的barton結構面曲線，是巖石力學界中最具有代表性的結構面表面形態(tài)。
[0013]本實用新型提供的模具，可制作高度吻合的上下盤模型。在進行相似模擬結構面表面形態(tài)制作過程中使用模具本體，插入barton曲面模板和光面模板后，將包括砂石、水泥、水、微硅粉和高效減水劑的原材料按需要配比稱量好，原料經攪拌均勻，制成與原巖結構面力學性質相似的結構面模型，用以代替巖石結構面進行抗剪強度直剪試驗。
[0014]本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點:
[0015]1、本實用新型的每一塊曲面模板兩側立面帶有的都是相同的一種原巖表面形態(tài)結構面barton曲線結構，通過每一塊曲面模板兩側制成的模型可作為上下盤模型，都具有高度的吻合性。
[0016]2、本實用新型的模具原理簡單易懂，多種表面形態(tài)的結構面可以通過變換曲面模板即可完成，也即只需一個模具本體。由于不需要制作很多模具本體，可以節(jié)約制作模具的總成本及減少堆放和保管很多模具問題。
[0017]3、本實用新型的模具結構簡單，體積小，便于攜帶、方便操作、易于拆卸，使用本模具可得到典型的barton表面形態(tài)的結構面，也可以用于制作異性層面巖體，即兩側物理力學特性不同的巖體模型。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型中的模具本體結構示意圖。
[0019]圖2為本實用新型其中的一塊barton曲面模板的結構示意圖。
[0020]圖3為本實用新型中光面模板的結構示意圖。
[0021]圖4為本實用新型中制作的10塊曲面模板對應的巖石力學中典型barton結構面系列的曲線和編號。
[0022]上述圖中:1_模具本體、2-大插槽、3-小插槽、4-把手、5-曲面模板、6-光面模板、7-淺坑。

【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖對本實用新型做詳細具體的說明，但是本實用新型的保護范圍并不局限于以下實施例。
[0024]實施例1:本實用新型提供的一種制作模擬原巖表面形態(tài)結構面的模具，其結構如圖1、2、3所示，包括模具本體I和模板，本實施例的模具本體I為一個外觀高130mm、寬140mm，長220mm的矩形空心體，參見圖1，矩形空心體的內壁在長度方向兩側設有對稱的插槽，插槽有大插槽2和小插槽3兩種，矩形空心體的內壁兩側邊設置小插槽3，其余的小插槽3與大插槽2間隔設置，模具本體I外壁上設有方便搬運的把手4 ;所述的模板有兩種，為曲面模板5和光面模板6,曲面模板5和光面模板6與所述模具本體I中的大小插槽配套使用；曲面模板5插在模具本體I的大插槽2中，光面模板6插在小插槽3中。所述的曲面模板5和光面模板6整體四個邊框構成矩形體，兩種模板的長度均為160mm，兩種模板的寬度均為116mm。參見圖2、3，曲面模板兩側立面為帶有曲線的結構，光面模板6的兩側立面是平面結構，所述的曲面模板5和光面模板6上部兩側面均設有便于抓手的淺坑7。
[0025]應用本實用新型提供的模具，制作模擬原巖表面形態(tài)結構面，其制作過程是:
[0026]1、將本實用新型的模具準備好，模具本體I為空心體內壁兩側設有5個對稱的插槽，其中有兩個大插槽2和三個小插槽3，根據實驗需要，對應圖4中的曲線找出相應的兩塊曲面模板5，如曲面模板編號為C、G，對應的是4≤JRC < 6,12 ≤ JRC < 14兩種曲線結構面。
[0027]2、將找出的編號為C、G的兩塊曲面模板和三塊光面模板6分別涂黃油，然后分別將C、G的兩塊曲面模板插入模具本體I的兩個大插槽2中，將三塊光面模板6分別插入小插槽3中，完成模具的組裝。
[0028]3、根據相似原理，按巖石強度設計混凝土的配合比，按配合比將稱量好的混凝土原材料拌勻，倒入攪拌機中充分攪拌后，倒入模具本體I與模板間的空間中，左右兩側同時進行澆筑，與此同時，打開振動臺對混凝土進行震實。
[0029]4、對結構面模型在20°C下進行室內養(yǎng)護24小時。
[0030]5、將表面光滑的光面模板6從模具本體I中先抽出，使所有制作的模型都向空隙處稍做移動后，再把兩塊曲面模板5分別抽出，把制作的4塊原巖表面形態(tài)結構面模型取出，放在標準養(yǎng)護室內繼續(xù)養(yǎng)護。
[0031]6、編號為C、G的兩塊曲面模板均制得與原狀結構面表面形態(tài)一致，且上下盤吻合度高的結構面模型，即得到所需的兩種barton典型結構面。經過循環(huán)制作，用于進行巖石力學試驗。
[0032]實施例2:按照本實用新型的設計思路，本實用新型提供的一種制作模擬原巖表面形態(tài)結構面的模具，其結構基本上與實施例1相同，包括模具本體I和模板，所述的模具本體I為一個矩形空心體，矩形空心體的內壁的插槽中，內壁兩側邊設置小插槽3。其余的是小插槽3與大插槽2間隔設置，不同的是，共有三個大插槽2，四個小插槽3，制作模擬原巖表面形態(tài)結構模型時，其過程與實施例1相同，制作出的是3對結構面表面形態(tài)一致，且上下盤吻合度高的結構面模型。這樣模具一次制作出的結構面模型數(shù)量更多。
[0033]本實用新型模具結構簡單，體積小便于攜帶、操作方便、易于拆卸、制作模型效率高，可得到多種典型的barton表面形態(tài)的結構面模型，用于進行試驗研究，可縮短試驗周期。本實用新型的模具具有良好的推廣應用前景。
【權利要求】
1.一種制作模擬原巖表面形態(tài)結構面的模具，包括模具本體和模板，其特征在于:所述的模具本體為一個矩形空心體，矩形空心體的內壁有一相對的兩側設有對稱的插槽，插槽有大小插槽兩種，矩形空心體的內壁兩側邊設置小插槽，其余小插槽與大插槽間隔設置，模具本體外壁上設有方便搬運的把手；所述的模板有兩種，為曲面模板和光面模板，曲面模板和光面模板與所述模具本體的大小插槽配套使用；所述的兩種模板整體四個邊框構成矩形體，兩種模板對應的長度、寬度相同，兩種模板的長度均大于或等于模具本體的高度，兩種模板的寬度均小于或等于模具本體中對應兩插槽間的距離；曲面模板兩側立面為帶有曲線的結構，光面模板的兩側立面是平面結構。
2.根據權利要求1所述的制作模擬原巖表面形態(tài)結構面的模具，其特征在于:所述的曲面模板使用時插在模具本體的大插槽中，光面模板插在小插槽中。
3.根據權利要求1所述的制作模擬原巖表面形態(tài)結構面的模具，其特征在于:所述的曲面模板至少設有10塊，形成常用barton曲線系列結構，包括帶有O < JRC < 2、2 ≤ JRC<4、4 ≤ JRC < 6、6 ≤JRC < 8、8 ≤JRC < 10、10≤ JRC < 12、12≤JRC < 14、14 ≤ JRC<16,16 ≤ JRC < 18、18≤JRC≤20的原巖表面形態(tài)結構面曲線的結構。
4.根據權利要求1所述的制作模擬原巖表面形態(tài)結構面的模具，其特征在于:所述的每一塊曲面模板兩側立面帶有的都是相同的一種原巖表面形態(tài)結構面barton曲線結構，通過每一塊曲面模板兩側制成的模型作為高度吻合的上下盤模型。
5.根據權利要求1所述的制作模擬原巖表面形態(tài)結構面的模具，其特征在于:所述的曲面模板和光面模板上部兩側面均設有便于抓手的淺坑。
【文檔編號】G01N1/28GK203858145SQ201420291094
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月3日 優(yōu)先權日:2014年6月3日
【發(fā)明者】方堃, 吳瓊, 江強強, 葉夢杰, 陳會行, 胡建, 楊曉慶, 王建玲 申請人:中國地質大學（武漢）