CN112161855A - 一种预制含隧形孔洞和结构面模型试块的模具及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预制含隧形孔洞和结构面模型试块的模具及方法，包括模具本体，模具本体包括下底板，下底板与多个侧面挡板围成顶部开口的箱式结构，箱式结构侧部可拆卸安装隧洞模型和结构面模型，隧洞模型纵截面为马蹄形，结构面模型纵截面为长方形。

Description

一种预制含隧形孔洞和结构面模型试块的模具及方法

技术领域

本发明属于裂隙岩体模型试样制作技术领域，具体涉及一种预制含隧形孔洞和结构面模型试块的模具及方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

天然的岩体，一般由节理或裂隙切割成一块一块的、相互排列与咬合着的岩块所构成。但岩体中往往有许多不连续的介质存在，它造成了岩体的不连续性和各向异性，如褶皱、不整合、断层、节理、劈理等等。岩体中有结构面的存在，导致岩体与完整岩石的力学特性之间有很大差异，而结构面介质的多样性也导致岩体力学性能的多样性。岩体的结构面走向、贯穿程度、充填介质的多样性导致了岩体的强度、变形特性存在明显的差异性。

目前，隧道洞口事故日益增多，并造成了巨大的生命财产损失。但在这方面的室内实验研究过程中，缺少一种制作预制隧道裂隙岩体模型的模具，在开展有关隧道岩体力学性质与结构面走向的关系及其破坏机理的基础研究工作时，亟需一种方便可靠的隧道裂隙岩体模型制作模具。

发明人发现，现有的制作隧道裂隙岩体模具虽能实现隧道岩体裂隙的贯通和角度的调节，但模具本身过于复杂、不可拆卸及不能自由更换，使用不方便，而且模具形态单一，不能制作含多个走向及贯通程度不同的结构面，无法满足关于结构面对隧道裂隙岩体力学性质及破坏机理影响的研究工作。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种预制含隧形孔洞和结构面模型试块的模具及方法，该模具的箱式结构可拆卸安装隧洞模型和结构面模型，在制作试块时将两模型安装于箱式结构进而制作含隧形孔洞和结构面模型的试块；该模具结构简单，操作方便，可通过拆卸来完成更换，可以根据试验需要自行调整结构面的位置以及贯通度，从而更加合理的模拟真实工程中的隧道裂隙岩体情况。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的实施例提供了一种预制含隧形孔洞和结构面模型试块的模具，包括模具本体，模具本体包括下底板，下底板与多个侧面挡板围成顶部开口的箱式结构，箱式结构侧部可拆卸安装隧洞模型和结构面模型，隧洞模型纵截面为马蹄形，结构面模型纵截面为长方形。

作为进一步的技术方案，所述侧面挡板包括两相对设置的第一侧面挡板、两相对设置的第二侧面挡板，第一侧面挡板、第二侧面挡板均设置于下底板顶部。

作为进一步的技术方案，两所述第一侧面挡板之间通过多个螺栓杆紧固连接。

作为进一步的技术方案，所述第一侧面挡板、第二侧面挡板均竖向设置，下底板水平设置。

作为进一步的技术方案，两所述第一侧面挡板底部均带有折板，折板水平设置，且折板与下底板固定连接。

作为进一步的技术方案，两所述第一侧面挡板的相对面设有竖向凹槽，第二侧面挡板的端部与竖向凹槽插接配合。

作为进一步的技术方案，所述第一侧面挡板设有隧洞模型安装孔洞以供隧洞模型穿过，第一侧面挡板设有结构面模型安装缝以供结构面模型穿过。

作为进一步的技术方案，所述箱式结构具有内部空腔以注浆制作试块，隧洞模型两端均超出侧面挡板设置。

作为进一步的技术方案，所述结构面模型为板状结构，结构面模型设置多个，且多个结构面模型的倾斜角度不同，多个结构面模型在箱式结构内的贯通长度不同。

第二方面，本发明实施例还提供了一种采用如上所述的模具制作含隧形孔洞和结构面模型试块的方法，包括以下步骤：

安装模具本体，在模具本体内部、隧洞模型、结构面模型均匀涂抹脱模剂，将隧洞模型、结构面模型安装于箱式结构；

在模具本体中倒入水泥砂浆，振捣完成后进行初凝；

初凝结束，将隧洞模型、结构面模型拔出，试块终凝后，将试块脱模取出，养护后得到试块。

上述本发明的实施例的有益效果如下：

本发明的模具，下底板和侧面挡板可拆卸连接，在制作不同试块时可以方便进行更换，其形成的箱式结构可拆卸安装隧洞模型和结构面模型，在制作试块时将两模型安装于箱式结构进而制作含隧形孔洞和结构面模型的试块。

本发明的模具，结构面模型可以设置多个，且多个结构面模型可以根据试验需要自行调整结构面的位置以及贯通度，从而更加合理的模拟真实工程中的隧道裂隙岩体情况。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明根据一个或多个实施方式的模具本体结构示意图；

图2是本发明根据一个或多个实施方式的隧洞模型示意图；

图3是本发明根据一个或多个实施方式的结构面模型示意图；

图中：1-下底板；2-侧面宽挡板；3-侧面窄挡板；4-结构面模型安装缝；5-隧洞模型安装孔洞；6-螺栓杆；7-螺丝；8-隧洞模型；9-结构面模型。

为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语解释部分:本发明中如出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或为一体；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部连接，或者两个元件的相互作用关系，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明的具体含义。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在不足，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种预制含隧形孔洞和结构面模型试块的模具及方法。

本发明的一种典型的实施方式中，如图1-图3所示，提出一种预制含隧形孔洞和结构面模型试块的模具，包括模具本体、隧洞模型8及结构面模型9。

利用该套模具可以制备出含隧形孔洞和不同位置结构面的预制隧道等比例缩小的模型，具有操作简单、可重复使用、批量生产等特点，大大提高了试验效率。

模具本体包括一片下底板1、两片侧面宽挡板2(即第一侧面挡板)和两片侧面窄挡板3(即第二侧面挡板)，下底板1水平设置，侧面宽挡板2、侧面窄挡板3竖向设置，侧面宽挡板2、侧面窄挡板3均与下底板1垂直设置，两片侧面宽挡板2相对设置，两片侧面窄挡板3相对设置，侧面宽挡板2和侧面窄挡板3垂直设置，下底板1、侧面宽挡板2和侧面窄挡板3围成顶部开口的箱式结构，其具有内部空腔以注浆制作试块。

本实施例中，下底板尺寸为340mm*140mm*5mm，设有4个螺栓孔，侧面宽挡板尺寸为340mm*5mm*300mm，设有6个螺栓孔，侧面窄挡板尺寸为100mm*5mm*300mm。

在本实施例中，模具本体为长方体结构，为可拆卸模具。

进一步的，侧面宽挡板底部设有折板，折板与侧面宽挡板垂直，在与下底板连接时可与下底板相贴，折板带有螺栓孔，两片侧面宽挡板2与下底板1的连接方式为螺丝7固定的可拆卸方式，螺丝穿过折板和下底板的螺栓孔将二者固定连接；

两片侧面宽挡板2之间通过螺栓杆6紧固，两片侧面宽挡板2相对且间隔一定距离设置，螺栓杆穿过两侧面宽挡板的螺栓孔将二者紧固连接；两片侧面宽挡板的相对面设有竖向凹槽，侧面窄挡板沿着竖向凹槽采用***式方法固定，即将侧面窄挡板两侧部***侧面宽挡板的竖向凹槽内。

其中，两片侧面宽挡板设有隧洞模型安装孔洞5以及不同位置的结构面模型安装缝4，隧洞模型安装孔洞5可设置于侧面宽挡板的中间位置，结构面模型安装缝4可设置多个，多个结构面模型安装缝4走向不同，即多个结构面模型安装缝4倾斜方向不同，由此可以制作含有多个走向结构面模型的试块，部分结构面模型安装缝4可设置于隧洞模型安装孔洞5的斜上方；两片侧面宽挡板的隧洞模型安装孔洞5相对设置，即将隧洞模型安装孔洞5设置于两片侧面宽挡板的同一位置；结构面模型安装缝4在两侧面宽挡板进行设置时，可将部分结构面模型安装缝4在两片侧面宽挡板的相对位置设置，即将结构面模型安装缝4设置于两片侧面宽挡板的同一位置，将部分结构面模型安装缝4只设置于其中一片侧面宽挡板。

隧洞模型***两片侧面宽挡板的隧洞模型安装孔洞内，隧洞模型贯穿模具本体的内部空腔，隧洞模型两端均超出侧面宽挡板设置；结构面模型***侧面宽挡板的结构面模型安装缝内，在需要设置多个结构面模型时，多个结构面模型在模具本体内的贯通程度不同，即将部分结构面模型贯穿模具本体的内部空腔，结构面模型两端均超出侧面宽挡板设置，而将部分结构面模型***模具本体的内部空腔中，并不超出侧面宽挡板，且将不同结构面模型的***深度设置为不同的，由此可以制作含有多个贯通长度不同结构面模型的试块。

隧洞模型8与侧面宽挡板隧洞模型安装孔洞5的形状一致，纵截面均为马蹄形，能够***模具本体形成的箱式结构内部；结构面模型安装缝与结构面模型的形状一致，纵截面均为长方形，结构面模型安装缝倾斜设置，结构面模型9为一厚度较小的裂隙形成钢片，并与侧面宽挡板结构面模型安装缝的宽度一致，能够准确***结构面模型安装缝内。

结构面形成钢片可同时实现多个结构面的预制，能满足隧道裂隙岩体模形试验的多方向、多裂隙的结构面预制。

模具本体、隧洞模型以及结构面模型均为刚性结构。

本发明的模具从大到小均为可拆卸结构，方便拆卸和操作。

本发明的模具将隧道复杂环境简单化，简化模型可以排除其他因素干扰。

本发明结构简单、设计合理，制作成本低，便于推广应用。

本发明还提出采用如上所述的模具制作含隧形孔洞和结构面模型试块的方法，包括以下步骤：

将模具本体的两片侧面宽挡板2与下底板1通过螺丝7固定，侧面窄挡板3采用***式方法固定，两片侧面宽挡板2之间通过螺栓杆紧固连接；

在模具本体内部、隧洞模型8以及结构面模型9上均匀涂上脱模剂，将隧洞模型8***模具本体的隧洞模型安装孔洞5内，隧洞模型要贯穿两片侧面宽挡板2，根据预制试块要求，将结构面模型9***结构面模型安装缝4内；

在模具本体中倒入水泥砂浆，充分振捣，振捣完成后放置于阴凉通风处，等待初凝；

初凝结束，将隧洞模型8以及结构面模型9拔出，等待试块终凝，将试块脱模取出，放入养护箱中养护，养护完成后得到试块，该试块带有隧形孔洞和结构面模型。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种预制含隧形孔洞和结构面模型试块的模具，其特征是，包括模具本体，模具本体包括下底板，下底板与多个侧面挡板围成顶部开口的箱式结构，箱式结构侧部可拆卸安装隧洞模型和结构面模型，隧洞模型纵截面为马蹄形，结构面模型纵截面为长方形。

2.如权利要求1所述的模具，其特征是，所述箱式结构具有内部空腔以注浆制作试块，隧洞模型两端均超出侧面挡板设置。

3.如权利要求1或2所述的模具，其特征是，所述结构面模型为板状结构，结构面模型设置多个，且多个结构面模型的倾斜角度不同，多个结构面模型在箱式结构内的贯通长度不同。

4.如权利要求1所述的模具，其特征是，所述侧面挡板包括两相对设置的第一侧面挡板、两相对设置的第二侧面挡板，第一侧面挡板、第二侧面挡板均设置于下底板顶部。

5.如权利要求4所述的模具，其特征是，两所述第一侧面挡板之间通过多个螺栓杆紧固连接。

6.如权利要求4所述的模具，其特征是，所述第一侧面挡板、第二侧面挡板均竖向设置，下底板水平设置。

7.如权利要求4或6所述的模具，其特征是，两所述第一侧面挡板底部均带有折板，折板水平设置，且折板与下底板固定连接。

8.如权利要求4所述的模具，其特征是，两所述第一侧面挡板的相对面设有竖向凹槽，第二侧面挡板的端部与竖向凹槽插接配合。

9.如权利要求4所述的模具，其特征是，所述第一侧面挡板设有隧洞模型安装孔洞以供隧洞模型穿过，第一侧面挡板设有结构面模型安装缝以供结构面模型穿过。

10.采用如权利要求1-9任一项所述的模具制作含隧形孔洞和结构面模型试块的方法，其特征是，包括以下步骤：

安装模具本体，在模具本体内部、隧洞模型、结构面模型均匀涂抹脱模剂，将隧洞模型、结构面模型安装于箱式结构；

在模具本体中倒入水泥砂浆，振捣完成后进行初凝；

初凝结束，将隧洞模型、结构面模型拔出，试块终凝后，将试块脱模取出，养护后得到试块。

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