一種類巖石試樣中預(yù)置單裂隙的定位裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于巖土工程領(lǐng)域，具體地，涉及一種類巖石試樣中預(yù)置單裂隙的定位裝置。包括塑料模具、橢圓形薄鐵片、電磁鐵、可變電壓控制裝置，其特征在于：所述的塑料模具包括四個側(cè)板和上下底板，所述的橢圓形薄鐵片在塑料模具內(nèi)部，所述的電磁鐵通電后可對橢圓形薄鐵片產(chǎn)生磁作用力，所述的可變電壓控制裝置可以調(diào)節(jié)電磁鐵產(chǎn)生磁作用力的大小，通過控制電磁鐵的位置和角度對橢圓形薄鐵片進(jìn)行定位。本發(fā)明保證了預(yù)置裂隙過程中裂隙定位的準(zhǔn)確性和對周圍材料的無損性；可針對不同形狀、不同尺寸的各種巖石裂隙的模擬；應(yīng)用范圍廣。
【專利說明】一種類巖石試樣中預(yù)置單裂隙的定位裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于巖土工程領(lǐng)域，具體地，涉及一種類巖石試樣中預(yù)置單裂隙的定位裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]21世紀(jì)是地下工程的世紀(jì)，國內(nèi)外地下水電站、大型礦山巷道、地下鐵道、過江隧道、地下石油儲備洞庫等，都在大規(guī)模興建，巖石力學(xué)研究重點(diǎn)日益轉(zhuǎn)入地下。在地下工程建設(shè)中，裂隙巖體廣泛存在，節(jié)理、裂隙等的穩(wěn)定性在一定程度上對整個地下工程的巖體結(jié)構(gòu)的安全性具有至關(guān)重要的作用。巖體裂隙分布的隨機(jī)性、形態(tài)的多樣性、分布的不均勻性和空間組合的復(fù)雜性，使得工程存在失穩(wěn)的風(fēng)險。為有效地評價裂隙巖體的工程穩(wěn)定性，需要開展含裂隙的巖石試樣的力學(xué)試驗(yàn)研究，以有效揭示裂隙巖石的力學(xué)變形特性與破壞規(guī)律。
[0003]目前國內(nèi)外在類巖石試樣內(nèi)置單裂隙的制作方面，一般采用預(yù)埋橢圓形的塑料薄片或鋁片的方式解決。而對預(yù)置裂隙的定位方面，主要采用細(xì)棉線將其固定在模具內(nèi)進(jìn)行定位。雖然一般不考慮細(xì)棉線對巖樣的影響，但其不可避免的會影響到試樣的均質(zhì)性和連續(xù)性，進(jìn)而影響試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0004]目前國內(nèi)相關(guān)內(nèi)置裂隙的定位方法研究現(xiàn)狀如下:
[0005]1、《三維裂隙組擴(kuò)展及貫通過程的試驗(yàn)研究》一文介紹了一種采用橢圓狀薄鋁片模擬原生裂隙的方法(參見《巖石力學(xué)與工程學(xué)報》2008年增I期，作者郭彥雙，等)，其中薄鋁片用細(xì)線固定進(jìn)行定位，但是細(xì)線會影響到試樣的均質(zhì)性和連續(xù)性；
[0006]2、《壓剪條件下預(yù)埋橢圓裂紋三維擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)研究》一文介紹了一種采用聚酯薄膜構(gòu)造內(nèi)部裂隙的方法(參見《固體力學(xué)學(xué)報》2011年第I期，作者:郭彥雙，等)，該方法采用細(xì)棉線懸吊法將裂隙固定在模具內(nèi)，同樣細(xì)線會影響到試樣的均質(zhì)性和連續(xù)性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種類巖石試樣中預(yù)置單裂隙的定位裝置。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0009]一種類巖石試樣中預(yù)置單裂隙的定位裝置，包括塑料模具、橢圓形薄鐵片、電磁鐵、可變電壓控制裝置，其特征在于:所述的塑料模具包括四個側(cè)板和上下底板，所述的橢圓形薄鐵片在塑料模具內(nèi)部，所述的電磁鐵通電后可對橢圓形薄鐵片產(chǎn)生磁作用力，所述的可變電壓控制裝置可以調(diào)節(jié)電磁鐵產(chǎn)生磁作用力的大小，通過控制電磁鐵的位置和角度對橢圓形薄鐵片進(jìn)行定位。
[0010]在所述的塑料模具側(cè)板與底板交線上設(shè)置有長度標(biāo)尺，長度標(biāo)尺的零點(diǎn)設(shè)于每塊側(cè)板的左側(cè)交線上，在塑料模板側(cè)板中心設(shè)置有角度標(biāo)尺，標(biāo)注范圍為O — 180度。
[0011]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0012]1、保證了預(yù)置裂隙過程中裂隙定位的準(zhǔn)確性和對周圍材料的無損性，保證了類巖石材料的均勻性、連續(xù)性；
[0013]2、可針對不同形狀、不同尺寸的各種巖石裂隙的模擬，具備應(yīng)用范圍廣泛的優(yōu)占.
[0014]3、該發(fā)明方法可廣泛應(yīng)用于水電、交通、能源、礦山等領(lǐng)域的裂隙巖體力學(xué)性能研究，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為一種類巖石試樣中預(yù)置單裂隙的定位裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明中側(cè)板上的長度、角度標(biāo)尺示意圖。
[0017]圖中，1.塑料模具側(cè)板，2.塑料模具底板，3.橢圓形薄鐵片，4.電磁鐵，5.可變電壓控制裝置，6.電源開關(guān)，7.長度標(biāo)尺，8.角度標(biāo)尺。

【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例子對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0019]如圖1或2所示，一種類巖石試樣中預(yù)置單裂隙的定位裝置，包括1.塑料模具側(cè)板，2.塑料模具底板，3.橢圓形薄鐵片，4.電磁鐵，5.可變電壓控制裝置，6.電源開關(guān)，
7.長度標(biāo)尺，8.角度標(biāo)尺。
[0020]橢圓形薄鐵片2置于塑料模具內(nèi)部，塑料模具側(cè)板1、底板2可封裝成封閉空間。電磁鐵4與可變電壓控制裝置5相連并可接通電源，通過調(diào)節(jié)可變電壓控制裝置5可調(diào)節(jié)電磁鐵4產(chǎn)生磁力的大小。
[0021]所述的塑料模具側(cè)板為5_厚的高強(qiáng)塑料板，高140mm,寬70_。側(cè)板下底邊和左側(cè)邊上標(biāo)有長度標(biāo)尺，可用于預(yù)置裂隙的空間位置定位，側(cè)板中心位置有角度標(biāo)尺，可用于預(yù)置裂隙的空間角度定位，標(biāo)尺范圍為O — 180度。
[0022]所述的橢圓形薄鐵片尺寸為20mmX 10mm,厚0.2mm。
[0023]預(yù)置裂隙類巖石試樣制作步驟如下:
[0024]1、將塑料模具側(cè)板與下底板連接固定，并將橢圓形薄鐵片置于內(nèi)部；
[0025]2、配制砂漿材料，以模擬巖石材料，具體方法如下:
[0026]砂漿材料由525#快硬水泥、粒徑0_4mm的石英砂和水配制而成，材料的重量配比為:水:水泥:砂=1:1.2?2.5:6.0?6.8，按照配比比例準(zhǔn)備好砂漿原材料；
[0027]砂漿原材料的用量根據(jù)所模擬巖石材料確定；例如:制作一個10mmX 10mmX 200mm的試樣約需要0.8千克水、I千克水泥、5千克石英砂；
[0028]3、將電磁鐵4與可變電壓控制裝置5相連并可接通電源6，對橢圓形薄鐵片產(chǎn)生磁力作用，調(diào)整電壓大小及電磁鐵位置，使橢圓形薄鐵片在磁力作用下位于塑料模具的中心位置；
[0029]4、2個電磁鐵以塑料模具的中心對稱布置，并且同時旋轉(zhuǎn)可調(diào)節(jié)橢圓形薄鐵片至預(yù)定角度，調(diào)節(jié)時可參照塑料模具側(cè)板上的長度標(biāo)尺7和角度標(biāo)尺8 ；
[0030]5、調(diào)節(jié)到位后，二次加大電壓使磁力加大防止與砂漿混合振動時薄鐵片錯位；
[0031]6、將整套裝置相對位置固定，然后置于振動臺，開啟振動臺，將拌和好的砂漿材料分層放入塑料模具內(nèi)，振動180s以保證砂漿均勻密實(shí)，氣泡充分溢出，蓋上上底板并將上底板與側(cè)板固定；
[0032]7、將試樣連同成型模具在室溫下養(yǎng)護(hù)24小時后，砂漿硬化，將成型模具拆除；
[0033]8、恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)試樣，具體方法如下:
[0034]將試樣放入恒溫恒濕養(yǎng)護(hù)箱養(yǎng)護(hù)28天,養(yǎng)護(hù)條件為溫度20±2°C、相對濕度95%以上。
【權(quán)利要求】
1.一種類巖石試樣中預(yù)置單裂隙的定位裝置，包括塑料模具、橢圓形薄鐵片、電磁鐵、可變電壓控制裝置，其特征在于:所述的塑料模具包括四個側(cè)板和上下底板，所述的橢圓形薄鐵片在塑料模具內(nèi)部，所述的電磁鐵通電后可對橢圓形薄鐵片產(chǎn)生磁作用力，所述的可變電壓控制裝置可以調(diào)節(jié)電磁鐵產(chǎn)生磁作用力的大小，通過控制電磁鐵的位置和角度對橢圓形薄鐵片進(jìn)行定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種類巖石試樣中預(yù)置單裂隙的定位裝置，其特征在于，在所述的塑料模具側(cè)板與底板交線上設(shè)置有長度標(biāo)尺，長度標(biāo)尺的零點(diǎn)設(shè)于每塊側(cè)板的左側(cè)交線上，在塑料模板側(cè)板中心設(shè)置有角度標(biāo)尺，標(biāo)注范圍為O — 180度。
【文檔編號】G01N1/28GK104181025SQ201410459169
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月10日
【發(fā)明者】楊文東, 高希超, 張玉, 井文君, 俞然剛, 張艷美 申請人:中國石油大學(xué)(華東)