一种软弱互层岩石制样设备及方法

本发明涉及软弱互层岩石制样设备改造，具体为一种软弱互层岩石制样设备及方法。

背景技术：

1、软弱互层岩石是指由软弱层与硬质岩层交替相间构成的岩体，在这种岩体中，软硬岩层以不同层位交替出现，形成了一种独特的地质结构。其中，软岩通常具有较低的强度和较高的变形性，而硬岩则相对坚硬且强度较高。软弱互层岩体的软岩层和硬岩层呈现出不同的物理性质和力学特性，主要是层间接触面积大、结构复杂、力学性质不均匀。在地下工程中，软弱互层岩石的存在会对隧道、地铁、基坑等工程施工和稳定性产生明显影响，因此需要对软弱互层岩石进行详细的工程地质调查和力学性质测试。为了有效地对软弱互层岩石进行研究和分析，制样方法起着至关重要的作用，由于软弱互层岩石独特的地质结构，现有制样设备无法获得相应层厚比以及倾斜角度的软弱互层岩石，且很难进行模拟试样的干湿循环对岩样的力学特性的影响，导致其力学测试准确性低，影响后期施工稳定性。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的制样设备无法获得相应层厚比以及倾斜角度的软弱互层岩石试样，及无法模拟试样的干湿循环对岩样的力学特性的影响的问题，本发明提供一种软弱互层岩石制样设备及制样方法。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、本发明提供一种软弱互层岩石制样设备，包括第一模具盒、第二模具盒、模板、进水系统和加热系统；所述第一模具盒与第二模具盒可拆卸连接，且所述第一模具盒和第二模具盒的顶部均滑动连接有若干的第一模板夹具和若干的第二模板夹具，所述第一模板夹具和第二模板夹具滑动方向平行；所述模板的一端通过第一模板夹具固定，另一端通过第二模板夹具固定；

4、所述进水系统的出水的端连接第一模具盒和/或第二模具盒，用于为待制备试样进行注水；

5、所述加热系统设置于第一模具盒、第二模具盒的顶部，用于为待制备试样进行加热。

6、优选地，所述第一模具盒与第二模具盒通过榫卯结构连接。

7、进一步地，第一模板夹具包括第一u型件和第一夹具固定螺母，所述第一u型件上开设有第一螺纹孔，所述第一夹具固定螺母与第一螺纹孔螺纹连接；所述第二模板夹具包括第二u型件和第二夹具固定螺母，所述第二u型件上开设有第二螺纹孔，所述第二夹具固定螺母与第二螺纹孔螺纹连接。

8、进一步地，所述第一模具盒与第二模具盒的连接处设置有锁紧装置，用于将第一模具盒与第二模具盒固定连接。

9、优选地，所述锁紧装置包括设置在第一模具盒上的第一锁扣，所述第一模具盒上对应第一锁扣的位置设置有第二锁扣，所述第一锁扣或第二锁扣内设置有锁扣螺栓；对第一模具盒与第二模具盒固定连接时，所述锁扣螺栓连接第一锁扣和第二锁扣。

10、优选地，所述第一模板夹具和第二模板夹具均通过导轨与第一模具盒及第二模具盒顶部滑动连接。

11、优选地，所述进水系统包括增压水泵和金属透水石，所述金属透水石设置于第一模具盒和第二模具盒底部；所述第一模具盒和/或第二模具盒底部开设有进水口，增压水泵的输出端连接进水口。

12、优选地，所述加热系统包括加热顶盒和加热棒，所述加热顶盒扣于第一模具盒和第二模具盒顶部，所述加热棒设置于加热顶盒的顶部，所述加热棒连接有加热控制装置，用于调控加热棒温度；所述第一模具盒和第二模具盒的侧壁沿周向分别设置有挡肩，用于支撑加热顶盒。

13、优选地，所述模板上涂有脱模剂。

14、一种利用上述软弱互层岩石制样设备的制样方法，包括：

15、将第一模具盒与第二模具盒连接；

16、根据待制备试样岩石的层厚比和倾斜角度，将模板通过第一模板夹具和第二模板夹具固定；

17、根据待制备试样岩石结构，将制样材料依次浇铸在模板所隔成的腔室内；

18、浇铸完成后，向待制备试样内注水至饱和后停止注水，对注水后的待制备试样加热使待制备试样水分蒸发，继续注水，蒸发往复循环，直至待制备试样满足试验要求；

19、拆除第一模具盒与第二模具盒，得到软弱互层岩石样品。

20、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

21、本发明一种软弱互层岩石制样设备，通过第一模具盒、第二模具盒、模板、进水系统和加热系统的设置，实现了对待制备试样的浇铸、定型、加热、蒸发和脱模；通过将第一模具盒与第二模具盒可拆卸连接，便于后期大尺寸岩石试样的快速脱模；通过将夹具滑动连接可实现在制样时根据岩石结构的层厚比和倾斜角进行灵活调节，使制备的岩石试样更接近软弱互层的岩样，提升后期力学实验测试的准确性，为工程施工提供可靠依据；所述进水系统的和加热系统的设置，可实现对制备岩样的干湿循环的模拟，从而实现干湿循环对岩样力学特性的影响的试验研究，装置结构简单，操作方便，更适于软弱互层岩石等结构复杂的岩石制样，为后续岩石力学研究奠定可靠基础。

22、所述第一模具盒与第二模具盒通过榫卯结构连接，在保证模具盒稳定的同时，便于拆卸和安装。

23、所述第一模板夹具和第二模板夹具均通过u型件和夹具固定螺母实现对模板的固定，结构简单，易操作。

24、所述锁紧装置的设置实现了对第一模具盒与第二模具盒的固定连接。

25、所述锁紧装置包括设置在第一模具盒上的第一锁扣，所述第一模具盒上对应第一锁扣的位置设置有第二锁扣，所述第一锁扣或第二锁扣内设置有锁扣螺栓；对第一模具盒与第二模具盒固定连接时，所述锁扣螺栓连接第一锁扣和第二锁扣。

26、导轨的设置，实现了夹具在模具盒上的自由滑动。

27、所述金属透水石的设置，可使水顺利渗入制备的岩石试样的同时，保证底部的强度。

28、所述加热顶盒和加热棒的设置，实现了对浸湿的岩石试样加热蒸发，所述加热控制装置的设置，可实现对加热棒温度的智能调控；挡肩的设置，实现了对加热顶盒的支撑。

29、所述模板上涂有脱模剂，便于模板的抽出进行下一层的浇筑。

30、本发明还提供一种利用上述软弱互层岩石制样设备的制样方法，该方法通过将第一模具盒与第二模具盒连接；然后，根据待制备试样岩石的层厚比和倾斜角度，将模板通过第一模板夹具和第二模板夹具固定；根据待制备试样岩石结构，将制样材料依次浇铸在模板所隔成的腔室内；浇铸完成后，向待制备试样内注水至饱和后停止注水，对注水后的待制备试样加热使待制备试样水分蒸发，继续注水，蒸发往复循环，直至待制备试样满足试验要求；最后，拆除第一模具盒与第二模具盒，得到软弱互层岩石样品。以此方式制备的岩石试样更加接近软弱互层岩石的结构和性能，为后续软弱互层岩石力学性能的研究提供可靠依据，方法简单易操作。

技术特征：

1.一种软弱互层岩石制样设备，其特征在于，包括第一模具盒(1)、第二模具盒(2)、模板(3)、进水系统(9)和加热系统(8)；所述第一模具盒(1)与第二模具盒(2)可拆卸连接，且所述第一模具盒(1)和第二模具盒(2)的顶部均滑动连接有若干的第一模板夹具(4)和若干的第二模板夹具(5)，所述第一模板夹具(4)和第二模板夹具(5)滑动方向平行；所述模板(3)的一端通过第一模板夹具(4)固定，另一端通过第二模板夹具(5)固定；

2.根据权利要求1所述的软弱互层岩石制样设备，其特征在于，所述第一模具盒(1)与第二模具盒(2)通过榫卯结构连接。

3.根据权利要求1所述的软弱互层岩石制样设备，其特征在于，第一模板夹具(4)包括第一u型件(41)和第一夹具固定螺母(42)，所述第一u型件(41)上开设有第一螺纹孔，所述第一夹具固定螺母(42)与第一螺纹孔螺纹连接；所述第二模板夹具(5)包括第二u型件(51)和第二夹具固定螺母(52)，所述第二u型件(51)上开设有第二螺纹孔，所述第二夹具固定螺母(52)与第二螺纹孔螺纹连接。

4.根据权利要求1所述的软弱互层岩石制样设备，其特征在于，所述第一模具盒(1)与第二模具盒(2)的连接处设置有锁紧装置(6)，用于将第一模具盒(1)与第二模具盒(2)固定连接。

5.根据权利要求4所述的软弱互层岩石制样设备，其特征在于，所述锁紧装置(6)包括设置在第一模具盒(1)上的第一锁扣(61)，所述第一模具盒(2)上对应第一锁扣(61)的位置设置有第二锁扣(62)，所述第一锁扣(61)或第二锁扣(62)内设置有锁扣螺栓(63)；对第一模具盒(1)与第二模具盒(2)固定连接时，所述锁扣螺栓(63)连接第一锁扣(61)和第二锁扣(62)。

6.根据权利要求1所述的软弱互层岩石制样设备，其特征在于，所述第一模板夹具(4)和第二模板夹具(5)均通过导轨(7)与第一模具盒(1)及第二模具盒(2)顶部滑动连接。

7.根据权利要求1所述的软弱互层岩石制样设备，其特征在于，所述进水系统(9)包括增压水泵(91)和金属透水石(92)，所述金属透水石(92)设置于第一模具盒(1)和第二模具盒(2)底部；所述第一模具盒(1)和/或第二模具盒(2)底部开设有进水口，增压水泵(91)的输出端连接进水口。

8.根据权利要求1所述的软弱互层岩石制样设备，其特征在于，所述加热系统(8)包括加热顶盒(81)和加热棒(82)，所述加热顶盒(81)扣于第一模具盒(1)和第二模具盒(2)顶部，所述加热棒(82)设置于加热顶盒(81)的顶部，所述加热棒(82)连接有加热控制装置，用于调控加热棒(82)温度；所述第一模具盒(1)和第二模具盒(2)的侧壁沿周向分别设置有挡肩(83)，用于支撑加热顶盒(81)。

9.根据权利要求1-8任一项所述的软弱互层岩石制样设备，其特征在于，所述模板(3)上涂有脱模剂。

10.一种利用权利要求1-9任一项所述的软弱互层岩石制样设备的制样方法，其特征在于，包括：

技术总结本发明涉及软弱互层岩石制样设备改造技术领域，尤其是软弱互层岩石制样设备及方法，包括第一模具盒、第二模具盒、模板、进水系统和加热系统，实现了对待制备试样的浇铸、定型、加热、蒸发和脱模；第一模具盒与第二模具盒可拆卸连接，便于后期大尺寸岩石试样的快速脱模；将夹具滑动连接可根据岩石结构的层厚比和倾斜角进行灵活调节，提升后期力学实验测试的准确性，为工程施工提供可靠依据；进水系统的和加热系统的设置，实现对制备岩样的干湿循环的模拟，装置结构简单，操作方便，为后续岩石力学研究奠定可靠基础。解决现有制样设备无法获得相应层厚比以及倾斜角度的软弱互层岩石试样，及无法模拟试样的干湿循环对岩样的力学特性的影响的问题。技术研发人员：李麟玮,安廷齐,廖德武,苗发盛,吴益平,向喜琼,吴正超,薛阳受保护的技术使用者：贵州大学技术研发日：技术公布日：2024/9/29