[发明专利]含有软弱夹层且厚度可调及刚性约束的结构面模型制作模具

说明书

一种含有软弱夹层且厚度可调及刚性约束的结构面模型制作模具，底板的中间部位设有用于放置软弱夹层底部约束板，底板侧边固定前侧板、后侧板、左侧板和右侧板；左侧板分别与前侧板、后侧板连接，左侧板可在前后侧板上移动；右侧板分别与前侧板、后侧板连接；软弱夹层底部约束板和软弱夹层顶部约束板中间设置铰链；软弱夹层底部约束板固定在前后侧板上；软弱夹层顶部约束板固定在前后侧板上；软弱夹层前后侧约束板由左右两块板之间呈现相互嵌套的状态，两板之间存在直剪试验所需的压缩空间。本发明能解决软弱夹层的铺设困难、软弱夹层厚度难以调节以及软弱夹层约束与现场不一致的问题，且在直剪试验过程中能够实现先压缩再剪切的试验条件。

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厚度可调及刚性约束的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方面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。

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3个方面来保持试样测试的可靠性：1)与现场条件相同的软弱夹层厚度；2)与现场相一致的软弱夹层约束条件；3)可实现试样先压缩后剪切的试验条件。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、厚度难以调节的问题，而且软弱夹层的约束方式常采用蜡封法，难以与现场的约束方法相一致，且压缩过程和剪切过程中难以保持与现场相一致的受力状态。

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厚度可调及刚性约束的结构面模型制作模具，能解决软弱夹层的铺设困难、软弱夹层厚度难以调节以及软弱夹层约束与现场不一致的问题，且在直剪试验过程中能够实现先压缩再剪切的试验条件。

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厚度可调及刚性约束的结构面模型制作模具，包括底板、前侧板、后侧板、前后侧板固定螺栓、左侧板、右侧板、软弱夹层底部约束板、软弱夹层前后侧约束板、软弱夹层顶部约束板、可移动结构面面板和固定结构面面板；

所述底板的中间部位用于放置软弱夹层底部约束板，所述底板侧边固定前侧板、后侧板、左侧板和右侧板；

所述前侧板和后侧板为大小相同的侧板，在底板上对称放置，作为模型试样制样过程中的前后侧板；

所述左侧板分别与前侧板、后侧板连接，所述的左侧板可在前后侧板上移动，所述左侧板与前侧板、后侧板以及可移动结构面面板形成左侧腔室；所述的右侧板分别与前侧板、后侧板连接，所述右侧板与前后侧板以及固定结构面面板形成右侧腔室；

所述的软弱夹层底部约束板为浇筑在模型试样外侧的部件，所述软弱夹层底部约束板中间设置铰链，中间铰链分为两部分，分别为铰和弹簧；软弱夹层底部约束板右侧部分是作为固定端，设有与模型试样相连接的加固筋；所述软弱夹层底部约束板固定在前后侧板上；所述的软弱夹层顶部约束板固定在前后侧板上；软弱夹层顶部约束板中间设置铰链，中间铰链分为两部分，分别为铰和弹簧；