[发明专利]用于岩土工程三维随机裂隙的均匀施作装置及操作方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种用于岩土工程三维随机裂隙的均匀施作装置及操作方法。

技术背景

裂隙扩展试验是岩土工程研究岩土体力学性质的重要手段，通过观察岩土体受压时的裂隙扩展情况，从而研究裂隙岩体的力学性质。

目前，岩土工程裂隙扩展试验主要研究的是二维裂隙，针对三维空间裂隙的研究较少，随机裂隙难以实现，裂隙的走向、倾向和倾角难以控制。裂隙的施作较困难，且宽度和深度不可控，为后续的试验和数值计算等带来诸多不便。

发明内容

本发明的目的在于设计一种用于岩土工程三维随机裂隙的均匀施作装置及操作方法，使三维裂隙随机均匀分布，裂隙的走向、倾向和倾角可任意调整，并可准确记录；裂隙宽度和深度可按试验要求任意设定。大大提高了试验精度与试验效率，为后续的试验和数值计算做良好准备。

为实现上述目的，本发明采用如下方案：

一种用于岩土工程三维随机裂隙的均匀施作装置，包括一个框架，在框架的前、后、左、右四个侧面上设有刀盘转轴，在所述刀盘转轴的径向方向上和其四周的框架上均各自设有一圈裂隙走向刻度；所述的刀盘转轴的轴向方向设有穿过其且到达框架内部的裂隙刀盘，在所述的裂隙刀盘上设有刀盘刻度值。该装置中刀盘转轴四周均有刻度，可准确记录裂隙走向的方位角，球台转轴上标有刻度，可准确记录裂隙的倾向和倾角大小，为后续计算及其他试验做准备。刀盘穿过转轴，可插入试验试件内部，刀盘上标有刻度，可随意更换，宽度可控，并可准确测得裂隙深度。

所述四个侧面上分别布设9个刀盘转轴，所述的9个刀盘转轴分三行、三列均匀设置，保证裂隙整体位置与数量相同分布，达到均匀施作的效果。

所述裂隙刀盘转轴为球台形，且相对于框架在圆周方向上能任意空间角度旋转，可根据试验要求指定裂隙的走向、倾向与倾角。

所述刀盘转轴四周均有刻度，可准确记录裂隙走向的方位角，球台转轴上标有刻度，可准确记录裂隙的倾向和倾角大小，为后续计算及其他试验做准备。

所述刀盘穿过转轴，插入框架内部的试验试件内部。

所述的框架的顶部设有四个排成一圈且紧贴于框架内侧的挡板，在所述的挡板上设有挡板把手，且挡板相对于框架能抽出，用于岩土试件前期的定型。试件定型可将挡板抽出，进行裂隙施作。

该装置成功实现了岩土工程大型试件的均匀裂隙施作，操作简单，使用方便，高效便捷；九宫格式的裂隙施作刀盘保证了试件每个面裂隙的数量、位置的均匀分布；球台形状的刀盘转轴保证了裂隙的走向和倾角可根据试验要求任意制定，裂隙施作刀盘上带有刻度，使裂隙长度可控，从而实现了三维空间裂隙的任意施作，极大满足了试验需求，四组试件挡板可插拔，保证岩土试件前期成型标准，并防止材料外漏，待成型后拔出，施作裂隙，方便快捷。

所述的装置的其操作方法，包括以下几步：

（1）调整刀盘转轴的角度，保证装置框架内侧平整，将四组挡板贴紧装置框架内侧，封闭好后，将试验材料填筑在框架内；

（2）待试验材料初凝时，通过拉拽把手将挡板抽出，调整刀盘转轴的角度，同时观察裂隙走向刻度，按试验要求设定裂隙走向倾向和倾角，并固定好；

（3）按试验不同需求选用相应宽度的裂隙刀盘插入刀盘转轴，直至深入试件内部，并观察刀盘刻度，当达到指定深度后拔出，试件四面的裂隙刀盘均按此操作进行；

（4）裂隙施作完成后，将刀盘转轴调整回初始位置，待试件完全固结成型后取出，进行后续试验。

本发明与以往的测量方法相比具有以下优点：

1该装置成功实现了岩土工程大型试件裂隙的均匀随机分布，操作简单，使用方便，高效便捷；

2球台形状的刀盘转轴保证了裂隙的走向和倾角可根据试验要求任意制定；

3裂隙施作刀盘上带有刻度，可精确记录裂隙走向、倾向和倾角的大小；

4四组试件挡板可插拔，保证岩土试件前期成型标准，并防止材料外漏方便快捷；

5裂隙刀盘弯度可调，深度可测，根据实验需要，任意更换。

附图说明

图1为本发明的结构示意图

图中1岩土试件；2挡板；3挡板把手；4框架；5球台形刀盘转轴；6裂隙走向刻度；7裂隙刀盘；8刀盘刻度。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明做进一步说明：