一种预制不同倾角及裂隙贯通度的多功能模具

本发明属于模具，特别涉及一种预制不同倾角及裂隙贯通度的多功能模具。

背景技术：

1、随着社会及技术的发展，城市建设及交通路网的不断完善，要求人们对岩石及混凝土材料性能有更加深入地了解。由于工程岩体经历了漫长的地壳运动，其内部通常存在着大量任意角度及不同贯通度的自然结构面，结构面的存在极大地破坏了岩体的整体性，岩体的力学特性也由此发生了变化，故对工程的稳定性产生了极大的影响。而在已有或在建的建筑物中，由于材料自身或外部环境等因素的影响，混凝土结构上总会出现有或大或小的裂隙，含裂隙构件对建筑结构的稳定性也会产生一定的影响，因此对于结构面问题的研究成为热点。

2、由于天然结构面存在差异性和非均质性，对其进行研究极其困难。现阶段对结构面的研究主要采用两种方法，分别是野外取样法与室内实验室法。第一种是野外取样法，找到研究所需要的天然结构面，并用岩石取芯机对岩石进行取样，但是由于天然结构面存在差异性和非均质性，且成本高、周期慢和可复制性差等缺陷，导致其研究极其困难。第二种是人为室内实验室法，利用岩石相似材料浇筑成类岩石试件，实验室法拥有成本低、周期快、批量产出且可重复制作等优点，因此得到了大范围的应用。目前，室内实验法大致有以下三类：第一类采用岩石取芯机钻取天然岩石，并人工切割结构面；第二类采用模型浇筑，将模型进行结构面分开倒模浇筑，该方法得到的均是分开的结构面上下盘试件或含完全贯通的结构面夹层试件，虽然能制作不同倾角的结构面，但是无法制作不同贯通度结构面试件；第三类是预制结构面，提前用平整光滑的钢片固定在模具盒中进行相似材料浇筑，待试件初凝后拔出钢片，完成节理的预制，该方法得到的节理均是平整光滑的，但是对结构面的损伤较大。

3、因此，需要提出一种新的预制不同倾角及裂隙贯通度的多功能模具，以解决现有的一些制作结构面试样的模具功能较为单一，无法制作不同倾角与不同贯通度的试样，以及无法做出不同张开裂隙的试样的问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种预制不同倾角及裂隙贯通度的多功能模具，制作一种含有不同倾角、不同贯通度和不同张开程度裂隙结构面试样，解决现有技术存在的难题。

2、为解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：

3、本发明实施例提供了一种预制不同倾角及裂隙贯通度的多功能模具，其包括由下向上依次设置的底部压板(25-1)、中部压板(25-2)和顶部压板(25-3)，所述底部压板(25-1)、中部压板(25-2)和顶部压板(25-3)四个角处的圆形孔洞均由4根圆柱(24)连接；

4、所述底部压板(25-1)和所述中部压板(25-2)之间设置有手动液压千斤顶(29)，所述中部压板(25-2)和所述顶部压板(25-3)之间设置有完整制样系统(1)：上部压头(2-1)、下部压头(2-2)、制样套筒(7)、制样套筒第一滑槽(8-1)、制样套筒第二滑槽(8-2)、制样套筒第三滑槽(8-3)、制样套筒第四滑槽(8-4)、直尺(11)、短螺丝(13-1)、长螺丝(13-2)、第一滑动支架(14-1)、第二滑动支架(14-2)、第三滑动支架(14-3)、第四滑动支架(14-4)、第一定位柱(16-1)、第二定位柱(16-2)、挂钩(21)和异形瓣模，所述顶部压板(25-3)中心位置处设置有顶部压板圆形孔洞(26)。

5、根据本发明一可选实施例，所述上部压头(2-1)和所述下部压头(2-2)均由压头底板与压头圆柱组成；所述下部压头(2-2)与所述上部压头(2-1)的压头圆柱高度为制样套筒(7)高度的1/4；所述上部压头(2-1)底板侧边对称分布上部压头第一滑槽(5-1)和上部压头第二滑槽(5-2)；所述下部压头(2-2)底板侧边对称分布下部压头第一滑槽(6-1)和下部压头第二滑槽(6-2)。

6、根据本发明一可选实施例，所述制样套筒(7)为一个外方内圆的空心立方体；所述制样套筒(7)高度与内径之比为4.0～5.0，所述制样套筒(7)宽与内径之比为1.5～2.0；所述制样套筒(7)上、下两端分别有一个贯通的圆形孔洞；所述制样套筒(7)两侧分别有一个矩形孔洞与一个梯形孔洞，由该四个孔洞组成了一个异形孔洞；所述制样套筒(7)两侧端部均设置有上、下两个滑槽，分别为制样套筒第一滑槽(8-1)、制样套筒第二滑槽(8-2)、制样套筒第三滑槽(8-3)和制样套筒第四滑槽(8-4)；所述制样套筒(7)侧壁分布多个螺纹孔，用于固定异形瓣模。

7、根据本发明一可选实施例，所述异形瓣模内侧均为半圆弧形孔，外侧为矩形，异形瓣模分为异形二瓣模、异形三瓣模和异形四瓣模，所述异形二瓣模分别为异形二瓣模一(18-1)和异形二瓣模二(18-2)，所述异形三瓣模分别为60°夹角异形三瓣模一(30-1)、60°夹角异形三瓣模二(30-2)和60°夹角异形三瓣模三(30-3)，所述异形四瓣模分别为45°夹角异形四瓣模一(32-1)、45°夹角异形四瓣模二(32-2)、45°夹角异形四瓣模三(32-3)、45°夹角异形四瓣模四(32-4)、30°夹角异形四瓣模一(34-1)、30°夹角异形四瓣模二(34-2)、30°夹角异形四瓣模三(34-3)、30°夹角异形四瓣模四(34-4)、异形四瓣模分为15°夹角异形四瓣模一(36-1)、15°夹角异形四瓣模二(36-2)、15°夹角异形四瓣模三(36-3)和15°夹角异形四瓣模四(36-4)，且每个异形瓣模两侧均对称分布两个螺纹孔。

8、根据本发明一可选实施例，所述直尺(11)包括左直尺(11-1)和右直尺(11-2)，所述左直尺(11-1)上设置有左直尺螺纹孔(12-1)，所述右直尺(11-2)上设置有右直尺螺纹孔(12-2)。

9、与现有的制样模具相比，本发明具有以下有益效果：

10、(1)、本发明制样简单。将压样、制样与取样三者相结合优化了试样制作的步骤。

11、压样：保证试样制作的均匀性，通过压头以重力压片方式可将样品压实于制样套筒中，简化了原有制样过程中需要用击实锤将样品压实的步骤，解决了手动击样过程中经常出现试样压实不均匀的情况，且能保证所制试样上、下表面的平整。

12、制样：压样完成后，试样位于模具内部，通过替换不同异形瓣模进而预留切割缝隙，在模具预留缝隙处用切割线对试样进行切割，可控制试样切割缝隙的大小以及保证切割面的平整度。

13、取样：用取样柱将试样从模具中顶出，保证了试样的完整性。

14、(2)、本发明可制作不同倾角及贯通度的试样。通过更换不同倾角的异形瓣模，预留倾角缝隙，进而制作不同倾角的试样，通过直尺确定所选择贯通度的终点，将定位柱滑动至所选择贯通度的终点处并将其固定，以确定切割的终点。

15、(3)、本发明的模具采用拼装式结构。该模具可进行拆卸、拼装与组合，用于制作不同倾角及贯通度的试样。更换不同的异形瓣模可产生不同的倾角，将切割线通过瓣模间的缝隙对试样进行切割，进而达到对试样贯通度的制作。

16、(4)、本发明精确控制贯通度。通过直尺找到所需切割终点，再通过定位柱可精确控制所需切割的面积，进而精确控制贯通度。

17、(5)、本发明可用于研究不同张开程度的裂隙。根据不同张开程度裂隙可分为宽张裂隙、张开裂隙、微张裂隙与闭合裂隙，宽张裂隙为缝宽>5mm的裂隙，张开裂隙为缝宽3-5mm的裂隙，微张裂隙为缝宽1-3mm的裂隙，闭合裂隙为缝宽<1mm的裂隙，研究闭合裂隙需采用直径<1mm的切割线进行切割，研究宽张裂隙、张开裂隙与微张裂隙需采用直径<3mm的刀片或锯条进行切割。通过更换不同高度的异形瓣模，预留倾角缝隙，进而制作不同倾角及贯通度下的张开裂隙试样，通过直尺确定所选择贯通度的终点，将定位柱滑动至所选择贯通度的终点处并固定，进而确定所切割的终点。

18、(6)、本发明可更加真实地模拟裂隙状态。通过切割线切割，对试样损伤较小，可充分模拟裂隙状态，以此减小试验误差，优化试验结果。