[发明专利]一种制作模拟岩体结构面的模具及其使用方法

说明书

本发明公开一种制作模拟岩体结构面的模具及其使用方法，属于工程技术领域，本发明的模具包括用于制作模拟岩体结构面试样的第二模具，和用于制作岩体结构面模板的第一模具；第一模具包括上下贯通配合设置的模具外盒和模具内盒，模具外盒底设有用于升降模具外盒的第一升降支架，模具外盒与模具内盒之间的间隙内无缝填充有钢针排，模具外盒上设有用于调节钢针排填充间隙度的松紧旋钮。本发明实现了直接在岩体结构面上浇注水泥砂浆等相似材料，以制作规则形状的模拟岩体结构面模板，省略切割加工制作天然岩体结构面模板的过程，解决了切割天然岩体时结构面受到破坏的问题，使得模拟岩体结构面的制作更加简便与快捷。

技术领域

本发明属于工程技术领域，具体涉及一种制作模拟岩体结构面的模具及其使用方法。

背景技术

由于表面形貌完全一致的天然岩体结构面难以采集，且天然吻合的岩体结构面亦不易获取，为了研究同一形貌特征的岩体结构面在不同法向应力下抗剪切特性，众多学者常采用人工模拟岩体结构面进行试验研究。目前，较为广泛采用的人工模拟岩体结构面试样制作方法可简述如下：首先，针对待复制的岩体结构面进行切割处理，使得结构面在剪切面（剪切试验）的投影成矩形、圆形等规则形状，以获得岩体结构面模板；随后，在岩体结构面模板上浇注水泥砂浆或石膏等相似材料制作人工模拟岩体结构面模板；最后，在人工模拟岩体结构面模板上浇注水泥砂浆或石膏等相似材料，形成完全吻合的人工模拟岩体结构面试样。

针对岩体结构面剪切特性的研究，结构面在剪切面的投影多为矩形、圆形等规则形状，因此，现有模拟岩体结构面制作方法中，待复制岩体结构面均需切割成矩形等规则形状以制作成岩体结构面模板。另外，岩性较弱的天然岩体结构面在切割过程中较易受到破坏。因此，当天然岩体结构面岩性较弱时，不易将其制作成规则的岩体结构面模板。

综上所述，现有的制作模拟岩体结构面的方法虽然可实现吻合的模拟岩体结构面试样的制作，但仍存在一定不足。更加简便、快捷、 普遍适用的制作模拟岩体结构面的模具（方法） 亟待进一步研发。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于制作模拟岩体结构面的模具及其使用方法，实现直接在岩体结构面上浇注水泥砂浆等相似材料，以制作规则形状的模拟岩体结构面模板，省略切割加工制作天然岩体结构面模板的过程，解决了切割天然岩体时结构面受到破坏的问题，使得模拟岩体结构面的制作更加简便与快捷。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：一种制作模拟岩体结构面的模具，包括用于制作模拟岩体结构面试样的第二模具，和用于制作岩体结构面模板的第一模具；第一模具包括上下贯通配合设置的模具外盒和模具内盒，模具外盒底设有用于升降模具外盒的第一升降支架，模具外盒与模具内盒之间的间隙内无缝填充有钢针排，模具外盒上设有用于调节钢针排填充间隙度的松紧旋钮。本发明利用在内外模具盒之间的钢针排实现将第一模具直接水平放置在天然岩体结构面上，并且利用第一升降支架可调节内外模具盒相对于钢针排的高度位置，在模具内盒内浇筑水泥砂浆等相似材料，由于钢针排与岩体结构面形成封闭空间，实现了直接制作规则形状的模拟岩体结构面模板，再将模拟岩体结构面模板置于第二模具内获取完全吻合的模拟岩体结构面试样，完全省略了现有技术中切割加工制作天然岩体结构面模板的过程，解决了切割天然岩体时结构面受到破坏的问题，并且本发明的装置可直接在户外获取任何位置状态的完全吻合的模拟岩体结构面试样，不受户外岩体位置状态的限制，也无需将岩体切割，有效保护天然岩体。

本发明的模具外盒和模具内盒的截面形状包括但不限于矩形、圆形、多边形。

优选的，模具外盒和模具内盒顶部由顶板固定，顶板上设有第一水准器。第一升降支架在一定范围内进行升降时，配合第一水准器，保证所制作的结构面试验上下盘吻合，解决两盘上下平直底面不平行的情况，在试验过程中施加法向压力时，致结构面之间产生空隙或施加的法向压力产生偏心的问题。

优选的，钢针排呈规则排列，钢针排由竖直设置且相抵接的钢针组成，用于实现将第一模具直接水平放置在天然岩体结构面上。