[发明专利]含有软弱夹层且具有多种侧限约束形式的一体化结构面模型制作模具

说明书

一种含有软弱夹层且具有多种侧限约束形式的一体化结构面模型制作模具，包括底板、左前侧板、左后侧板、右前侧板、右后侧板、左侧板、右侧板、底部伸缩板、侧部伸缩板、顶部伸缩板、左侧结构面面板、右侧结构面面板和填充块。本发明能解决软弱夹层的铺设困难以及软弱夹层多种侧限约束的难题，且在直剪试验过程中能够实现先法向加载再水平向加载的试验条件。

技术领域

本发明涉及直剪试验结构面模型制作模具的技术领域，尤其是含有软弱夹层且具有多种侧限约束形式的一体化结构面模型制作模具。

背景技术

结构面对工程中岩体稳定性有着控制性的影响，尤其是含有软弱夹层的软弱结构面。软弱结构面是岩体中具有一定厚度的软弱带，与相邻两侧的岩体相比具有高压缩、低强度等特征，其通常控制着岩体的变形及稳定性。在实际的工程项目中，往往是由于软弱夹层的存在导致事故频发，造成了严重的生命财产损失，因此，通过直剪试验获得含软弱夹层结构面力学特性研究就显得尤为重要。

获取含软弱夹层的岩体结构面试样通常有野外现场取样和室内制作两种手段。野外现场获取含有软弱夹层的原岩结构面试样时存在如下不足：1)软弱夹层易扰动，难以获得与现场所处状态相一致的含有软弱夹层的原岩体结构面试样；2)现场难以获取与含软弱夹层的原岩结构面性质近似一致的多组试样，无法通过多组试样的直剪试验获得结构面力学指标；3)现场取样存在难度大、费用高、取样周期长、风险高等不足。因此，室内制作成为获取含软弱夹层岩体结构面试样的重要方法。

工程中含有软弱夹层的结构面分为法向加载和切向加载，分别对应于不同的侧限约束条件。法向加载条件下可以有5种侧限约束形式：1) 四侧全侧限约束，限制软弱夹层的挤出；2)四侧全自由，可以让软弱夹层自由挤出；3)三侧全侧限约束，一侧自由，允许软弱夹层从一侧挤出；4)二侧全侧限约束，二侧自由，允许软弱夹层从自由侧挤出； 5)一侧全侧限限约束，三侧自由，允许软弱夹层从三侧自由侧挤出。在切向加载条件下，由于剪切方向要发生位移，需要在剪切方向无约束，为自由边界条件，在与剪切方向相垂直的方向也有3种侧限约束形式：1)二侧全侧限约束，限制软弱夹层的在这两侧挤出；2)二侧全自由，可以让软弱夹层自由挤出；3)一侧全侧限约束，一侧自由，允许软弱夹层从一侧自由侧挤出。为了获得与现场相一致的含有软弱夹层岩体结构面试样，在室内试样制作时需要有以下不但需要与现场相一致的软弱夹层约束条件，且能实现试样先法向压缩后水平向剪切的试验条件。而通常室内含有软弱夹层岩体结构面试样制作步骤是先制作出岩体结构面模型试样，然后再进行软弱夹层的铺设，在制作过程中不但存在夹层铺设困难的问题，而且软弱夹层的约束方式常采用蜡封法，难以与现场的约束条件相一致，且法向压缩过程和水平向剪切过程中软弱夹层难以保持与现场相一致的约束状态。

发明内容

为了能够满足含有软弱夹层的结构面模型室内直剪试验的要求，本发明提供了一种含有软弱夹层且具有多种侧限约束形式的一体化结构面模型制作模具，能解决软弱夹层的铺设困难以及软弱夹层多种侧限约束的难题，且在直剪试验过程中能够实现先法向加载再水平向加载的试验条件。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种含有软弱夹层且具有多种侧限约束形式的一体化结构面模型制作模具，包括底板、左前侧板、左后侧板、右前侧板、右后侧板、左侧板、右侧板、底部伸缩板、侧部伸缩板、顶部伸缩板、左侧结构面面板、右侧结构面面板和填充块；

所述的底板为两侧具有滑槽的板状结构，底板截面呈“山”字型，在底板顶面中间部位留有凹槽，用于放置底部伸缩板，所述底板侧边固定侧板；

所述的左前侧板和左后侧板为大小相同的两块侧板，其与底板相连接；所述的右前侧板和右后侧板为大小相同的两块侧板，将其与底板相连接，所述的右前侧板和右后侧板的侧边均带有侧部伸缩板定位柱，用以固定侧部伸缩板；所述的左侧板与左前侧板、左后侧板和底板相连接，作为固定侧板，所述的右侧板与右前侧板、右后侧板和底板相连接；所述左前侧板、左后侧板，右前侧板、右后侧板、左侧板和右侧板共同形成模型试样的制样腔室；