[发明专利]一种反映结构面特征的类岩体试样的组装型模具及其使用方法

权利要求书

1.一种制备反映结构面特征的类岩体试样的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1:根据岩块或者研究对象的力学参数，选择制备类岩体试样的相似材料，确定相似材料的配比；

步骤S2:依据岩体中的节理裂隙发育情况或者研究内容，确定试样中结构面的形状和参数，所述参数包括张开度、平面位置和大小；

步骤S3:根据结构面的参数，利用结构面布设装置，设置结构面；

步骤S4:组装好一种制备反映结构面特征的类岩体试样的组装型模具，所述组装型模具包括支架、制样盒、基底固定装置、定位装置、悬吊装置、连接结构以及夹紧装置和钢片；组装好制样盒、基底固定装置以及定位装置；支架上安装有悬吊装置，悬吊装置上安装有夹紧装置，夹紧装置夹装固定有由若干钢片叠合形成的结构面；通过不同厚度、长度和宽度的钢片形成对结构面形状和表面粗糙度的模拟；组装好悬吊装置、连接结构与夹紧装置后，调整夹紧装置中的螺栓位置夹紧结构面布设装置中的钢片，再与定位装置连接；通过第一螺母固定控制结构面布设深度，Y向定位构件的移动控制X向坐标值，悬吊装置的移动控制Y向坐标值，旋转面板控制单组节理的走向和多组节理的夹角；

所述支架包括两个相对设置C型卡位构件，所述C型卡位构件在两端分别布设有一个竖向的内螺纹通孔和一个水平向通孔，所述竖向的内螺纹通孔连接有竖向外螺纹杆，水平向通孔穿过有水平外螺纹杆，水平外螺纹杆螺纹和竖向外螺纹杆均连接有螺母；竖向外螺纹杆表面自下而上设置有刻度，所述刻度以外螺纹杆最下端端面为零刻度线，以1mm为单位刻度，依次沿杆身轴向向上标刻，所述螺母包括用于水平固定C型卡位构件与制样盒的螺母以及与竖向外螺纹杆连接以控制悬吊装置布设高度的螺母；

所述竖向外螺纹杆上固定有定位装置，包括两个平行设置的X向定位构件，X向定位构件之间滑动连接有Y向定位构件；X向定位构件两端带有一个与竖向外螺纹杆配合的竖向通孔，中部成形有第一T型沟槽，Y向定位构件底部开有第二T型沟槽，悬吊装置与Y向定位构件底部的第二T型沟槽滑动连接；X向定位构件上；表面布置有刻度，以1mm为单位刻度，依次沿第一T型沟槽一端向另一端标刻；Y向定位构件侧面布置有刻度，刻度以构件侧面中间断面为零刻度线，以1mm为单位刻度，依次向Y向定位构件两端标刻，Y向定位构件上表面的两端中点位置布置有一条黑色准线，所述黑色准线与X向定位构件的零刻度线对齐；Y向定位构件通过连接构件与X向定位构件滑动连接；连接构件为两个T型块体拼接形成，连接构件形成正面投影为“十”字，侧面投影为“h”型的立体结构；

所述悬吊装置包括带有内螺纹孔的T型块体，T型块体螺纹连接有第三外螺纹杆；第三外螺纹杆依次穿过有指针帽、旋转面板后螺纹连接第一固定螺母；旋转面板与第三外螺纹杆之间安装有硅胶垫圈；所述指针帽为带有内螺纹孔的圆柱侧面焊接突出尖角，所述硅胶垫圈为带有通孔的圆柱体，高度与旋转面板相同，所述旋转面板为中心带有等于硅胶垫圈半径但小于第一固定螺母内切圆半径的通孔，旋转面板上沿通孔布设有角度刻度线，以平行X方向为零刻度，以1°为单位刻度，沿圆周依次标刻，面板两端带有通孔；T型块体与第二T型沟槽滑动连接；

所述夹紧装置包括两个相对设置的L型块体，L底部布设内螺纹盲孔，内螺纹盲孔连接第二外螺纹杆，内螺纹通孔采用梅花形布设方式布置；螺栓穿过L型块体，通过方形硅胶垫层将钢片夹紧；

步骤S5:按相似材料的配比，对材料称重、混合，并加水搅拌至均匀；

步骤S6:将搅拌均匀的混合物分层浇筑进制样盒，在每个分层浇筑完成后放置在振动台上进行机械振动或振捣；

步骤S7:在类岩体试样初凝后，对模具的钢片进行拆卸；在24h后拆除模具；拆卸钢片时，先松开夹紧装置中的螺栓，再松开连接结构与悬吊装置的固定螺母，将钢片的分片逐个抽出；

步骤S8:试样养护达到预计天数后，形成带预置结构面的立方体类岩体试样；所述结构面布设装置包括底板，底板上安装有若干方框形成的中间结构，中间结构中部安装有至少两个通孔方框，中间结构下部填充有橡皮泥；通孔方框的面板上布置有若干圆形通孔；圆形通孔插入有若干第二圆杆；第二圆杆底部为半球体状且插入橡皮泥内，使用第一圆杆推动第二圆杆插入橡皮泥预设深度，第一圆杆自下而上设置有刻度，所述刻度以下端的端面为零刻度线，以1mm为单位刻度，依次沿第一圆杆的杆身轴向向上标刻；中间结构上部安装两层钢片排列装置，所述钢片排列装置包括两个相对设置的侧面卡位方框，侧面卡位方框内固定有橡胶垫，若干第一圆杆水平穿过侧面卡位方框形成与结构面对应的钢片定位缝隙，若干钢片竖向穿过钢片定位缝隙并且底部抵住第二圆杆顶部形成结构面，然后钢片组合形成的结构面被夹紧装置夹紧固定。