[实用新型]一种用于层状岩样一次成型的实验模具

说明书

技术领域

本实用新型涉及各向异性岩石实验领域，特别地，涉及横观各向同性岩石材料试验岩样的制作。

背景技术

各向异性作为岩石的重要性质之一，很早就被岩石力学与工程界所认识，随着岩石力学理论和试验研究的不断完善，越来越多的工程问题需要考虑岩石的各向异性特点。特别是在大型的地下工程问题中，如果岩石各向异性特征十分明显，忽略岩石各向异性特性或者将情况视为各向同性的情况，往往掩盖了岩石自身的本质特性。

层状岩体是典型的复杂岩体之一，通常具有正交各向异性特性或横观各向同性特性，层理面大多属于物质分异面，平行层理面方向岩体的组成及物理力学特性基本相同，而非层理面方向的岩体组成则有很大差异。

目前对各向异性岩体的试验多是针对现场自然形成的岩石进行研究，在提取和制备试样的过程中存在一些实际的困难和不便，而且现场的试样多为单一层理构造的情况，这不利于多方面和多角度地对层状岩体进行研究。

针对横观各向同性岩石材料物理力学性质的研究，目前开始有部分学者通过人工预制成层岩石材料系统分析各向异性岩石材料的物理力学特性及破坏机理，但是制作方法较为复杂。

CN201510024487.1公开了一种用于复合岩层相似模拟的类岩石试样的制备及取样方法，包括以下步骤：a.组装模具，并制备至少两种不同材质的模拟复合岩层的相似材料，所述组装模具由方形底板、经螺栓固定围在方形底板周边的挡板构成的箱体，箱体的两侧挡板内间隔对称开有多个可插装隔板的凹槽；b.根据实验需要，在箱体两侧挡板内的凹槽中插装至少一块隔板，将配制好的不同相材质的似材料交替浇筑到隔层中，边浇筑边手动捣实，再用振动机进行捣实，之后将浇筑的相似材料表面抹平；c.待浇筑材料初凝后，将隔板抽出，让多层浇筑材料自然接触凝结为一体；d.待多层浇筑材料自然接触凝结24小时后，拆除模具，将已成型的类岩石试块放入水中养护21天，以达到预定的强度；e.将养护好的类岩石试块自然晾干，固定在特制的钻取平台上，根据类岩石试样的实验要求，调整钻取平台的角度，通过岩样取样机竖直向下对类岩石试块进行取样，得到不同岩层角度的复合岩层相似模拟试样；所述调整平台的角度为0-75°。

该发明存在隔板抽出时间不易控制，超过初凝时间易导致两互层之间胶合不够牢固，而低于初凝时间易导致抽出隔板时破坏层状材料的完整性；在岩石石块制备完成后还需通过钻孔打磨等一系列流程来制备出岩石试样；需制作专门的底座用以控制岩样的层理角度，底座的稳定性需要有保障，否则在钻样过程中易产生摆动导致取出的岩样并不顺直或者所取得层理角度并不准确，而且相邻孔间的岩石材料将无法利用，产生大量浪费。

虽然上述技术的改进和创新推动了类岩石试样制作的进步，但是由于层状岩石制作流程复杂，层状岩石相似材料实验试样的制作仍然是个难题。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种用于层状岩样一次成型的实验模具，该实用新型主要针对目前横观各向同性岩样制备过程繁琐不利于重复开展等技术问题，解决了横观各向同性岩样难以获取，层状岩石实验岩样的制作流程复杂，钻孔提取岩石试样难度大的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种用于层状岩样一次成型的实验模具，包括底座、约束导杆、环形模具片，所述底座上设置有凹槽，所述约束导杆通过所述凹槽焊接在所述底座上，所述环形模具片上的边缘设置有用于将环形模具片固定在约束导杆上的凹槽，所述凹槽的横截面与所述约束导杆的横截面形状一致。

特别地，所述底座厚度不小于10mm，使在实验时模具能保持稳定及底座能保持一定的承重能力。

特别地，所述底座底部设置有用于对接气泵的气孔，便于后期采用气泵法进行脱模取样。

特别地，所述约束导杆伸出所述底座的高度为120mm，以解决装模过程中压实导致的试件高度小于试模高度的问题。

特别地，所述环形模具片有多个，放置于底座的模具片上表面与水平面成一定的β角，放置于最顶面的模具片的下表面与水平面成一定的β角，其余环形模具片上下面与水平面成一定的β角，所述β具体指实验时岩样与水平面的夹角，所述环形模具片的厚度都是相同的，所述所有环形模具片叠加起来构成一个内径50mm，高度120mm两端封闭的空心圆柱体构件。该设置方便制成不同角度等厚度的互岩实验试样，因为作为层状岩石等效实验材料，不等厚材料较难获取一般的、规律性的结果。

特别地，所述β＝0～90°。本实用新型课制成角度为0～90°的互岩实验岩样。

特别地，所述约束导杆不少于4根，对称布置在所述底座上，便于环形模具片的放置及固定。