CN221199166U - 一种拼接式真三轴制样模具 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于模型试验技术领域，公开了一种拼接式真三轴制样模具，具体包括多个围板框、多个裂隙模拟装置和底板；多个围板框沿其高度方向叠层可拆卸连接，形成一个方柱型套筒；多个裂隙模拟装置贯穿方柱型套筒的筒壁；底板与方柱型套筒的底端可拆卸连接。本实用新型采用拼接的多层围板框替代传统的模具围板，其体积更小，在制备不同裂隙参数的试样时，本实用新型的制样模具仅需更换预设裂隙位置的围板框，并在围板框上设置相应的裂隙模拟装置，即可制得具有不同裂隙参数的模具，完成不同裂隙参数的试样制备，本实用新型大大节约了制模成本，节约了实验室空间资源。

Description

一种拼接式真三轴制样模具

技术领域

本实用新型公开了一种拼接式真三轴制样模具，属于模型试验技术领域。

背景技术

开展裂隙岩体力学性质和变形破坏过程的科学研究具有十分重要的工程意义。由于原状裂隙岩体试样离散性较大，易导致试验结果存在较大偏差，难以形成统一的认识，因此，通常采用类岩石和模具人工制备裂隙岩体试样。

真三轴试验以其更真实的反映小主应力与中主应力的差异，逐渐取代常规三轴试验成为裂隙岩体试验的主要手段。真三轴裂隙岩体试验中裂隙岩体的倾角、长度等均影响其力学性质和变形破坏过程。因此，制备具有多种裂隙参数的裂隙岩体是真三轴裂隙岩体试验的重要基础。

目前制备具有多种裂隙参数的裂隙岩体，一般采用每种裂隙参数对应一种模具，因此需要加工较多的模具。而过多的模具导致实验成本较高，且过多的模具占用较大的实验室空间资源。

实用新型内容

本实用新型克服了现有技术的不足，提出一种拼接式真三轴制样模具，包括多个围板框、多个裂隙模拟装置和底板；

所述多个围板框沿其高度方向叠层可拆卸连接，形成一个方柱型套筒；

所述多个裂隙模拟装置贯穿所述方柱型套筒的筒壁；

所述底板与所述方柱型套筒的底端可拆卸连接。

优选的，所述底板上设置有与所述方柱型套筒匹配的凹槽；

所述方柱型套筒的底端插接在所述凹槽内。

优选的，每个所述围板框包括四个首尾相连的连接板。

优选的，所述连接板分为第一连接板和第二连接板；

所述第一连接板与所述第二连接板相邻连接；

相邻的所述第一连接板和所述第二连接板插接连接。

优选的，还包括多根限位柱；

所述多根限位柱沿所述围板框的高度方向贯穿设置在所述连接板板内，用于连接叠层分布的所述多个围板框。

优选的，所述底板上设置有与所述限位柱匹配的沉孔；

所述限位柱穿过多层所述连接板插接至所述沉孔内。

优选的，所述限位柱为四根；

四根所述限位柱分别位于所述多个围板框的四个顶角处。

优选的，相对的所述第一连接板或第二连接板上设有预设参数的孔隙，所述裂隙模拟装置经由所述孔隙穿过相对的所述第一连接板或第二连接板。

优选的，所述裂隙模拟装置的材质为金属片。

有益效果：本实用新型采用拼接的多层围板框替代传统的模具围板，其体积更小，在制备不同裂隙参数的试样时，本实用新型的制样模具仅需更换预设裂隙位置的围板框，并在围板框上设置相应的裂隙模拟装置，即可制得具有不同裂隙参数的模具，完成不同裂隙参数的试样制备，本实用新型大大节约了制模成本，节约了实验室空间资源。

附图说明

图1为本实用新型实施例中模具效果示意图；

图2为本实用新型实施例中底板效果示意图；

图3为本实用新型实施例中第一连接板效果示意图；

图4为本实用新型实施例中第二连接板效果示意图；

图5为本实用新型实施例中底板俯视图；

图6为实用新型实施例中第一连接板俯视图；

图7为实用新型实施例中第二连接板俯视图；

图8为拼接底板与限位柱示意图；

图9为底板与底层第一连接板的拼接示意图；

图10为底板与底层第一连接板及第二连接板的拼接示意图。

图中：1、底板；2、底层第一连接板；3、第一连接板；4、底层第二连接板；5、第二连接板；6、裂隙模拟装置；7、限位柱；8、沉孔；9、凹槽。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本实用新型实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本实用新型。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置的详细说明，以免不必要的细节妨碍本实用新型的描述。

下面结合附图和实施例对本实用新型优选的技术方案做进一步的说明。

一种拼接式真三轴制样模具，包括多个围板框、多个裂隙模拟装置6和底板1；多个围板框沿其高度方向叠层可拆卸连接，形成一个方柱型套筒；多个裂隙模拟装置6贯穿方柱型套筒的筒壁；底板1与方柱型套筒的底端可拆卸连接。

具体的，如图1所示，拼接式真三轴制样模具包括多个围板框，多个围板框多层分布，且相邻层的围板框之间可拆卸连接，相邻层围板框之间可通过卡扣连接、铰链连接、可拆卸的榫卯连接或销连接等方式。多层围板框形成一个方柱型套筒，套筒的一端作为底端，与底板1可拆卸连接，形成一个方形容腔，方形容腔为真三轴制样模具的成模腔。其中，底板1与方柱型套筒可通过插接、粘结、卡扣连接等方式连接。在套筒的筒壁上贯穿多个裂隙模拟装置6，裂隙模拟装置6的设置位置、数量、粗糙度等参数根据预制裂隙岩体的参数确定。在套筒的筒壁上贯穿多个裂隙模拟装置6，其中每个裂隙模拟装置6的一端贯穿方柱型套筒的筒壁，伸入方形容腔内的预设位置；或裂隙模拟装置6贯穿方柱型套筒相对的筒壁，使裂隙模拟装置6的两端对应贯穿方柱形套筒的相对的两块筒壁，使裂隙模拟装置6的中间部位位于方形容腔内。

多层围板框相较于四个围板直接组成的模具，体积更小，在设置不同参数的岩体裂隙时，仅需更换预设裂隙位置的围板框，并在围板框上设置相应的裂隙模拟装置6，使不需要再加工较多模具，仅需制作开设有与多种裂隙模拟装置6对应的裂隙的围板框，通过不同的围板框与裂隙模拟装置6组合为各种参数的制样模具。

进一步的，所述底板1上设置有与所述方柱型套筒匹配的凹槽9；所述方柱型套筒的底端插接在所述凹槽9内。

具体的，如图2所示，本实施例中，方柱形套筒与底板1通过插接方式连接，在底板1的一侧表面上设置与方柱形套筒的底端匹配的凹槽9，使方柱型套筒的底端插接至凹槽9内。与底板1形成一个方形容腔。采用插接方式连接，其接口质量好、密封性好、强度更高、耐震性更高。

进一步的，每个所述围板框包括四个首尾相连的连接板。

具体的，每个围板框包括四个首尾相连的连接板，为进一步节约成本，减小实验室空间浪费，每个围板框由四个收尾相连的连接板组成，在制作不同的参数的制样模具时，仅需更换相应的连接板。使得仅需通过制备多种开设不同开孔的连接板；采用不同连接板与裂隙模拟装置6即可实现组合预制多种裂隙参数的模具。

进一步的，所述连接板分为第一连接板3和第二连接板5；所述第一连接板3与所述第二连接板5相邻连接；相邻的所述第一连接板3和所述第二连接板5插接连接。

具体的，本实施例中，连接板分为两块第一连接板3和两块第二连接板5，第一连接板3与第二连接板5连接，如图3和图4所示，第一连接板3的两端设置有第一凹槽，第二连接板5的两端设置有与第一凹槽匹配的凸起，第一凹槽和凸起均沿连接板高度方向延伸。

进一步的，还包括多根限位柱7；所述多根限位柱7沿所述围板框的高度方向贯穿设置在所述连接板板内，用于连接叠层分布的所述多个围板框。

具体的，多层围板框通过限位柱7销接，沿围板框的高度方向，在围板框的连接板内设置多个通孔，通孔位于围板框的任意位置，每层围板框上的多个通孔均位于相同位置，多层围板框叠层分布，通过多根限位柱7销接。具体的，多根较短限位柱7仅销接相邻的两层围板框，或一根长限位柱7贯穿多层围板框。限位柱7的数量和长度根据销接方式及通孔数量确定，至少包括两根。采用限位柱7销接多层围板框，其操作方便、连接稳定。具体的，本实施例中选用长限位柱7贯穿多层围板框的方式销接。

进一步的，所述底板1上设置有与所述限位柱7匹配的沉孔8；所述限位柱7穿过多层所述连接板插接至所述沉孔8内。

具体的，为进一步保证方柱型套筒与底板1的连接稳定性，如图2所示，在底板1的预设位置设置与限位柱7匹配的沉孔8，限位柱7穿过多层围板框插接至沉孔8内，使方柱型套筒与底板1连接更稳固。

进一步的，所述限位柱7为四根；四根所述限位柱7分别位于所述多个围板框的四个顶角处。

进一步的，本实施例中，限位柱7为四根，其长度为多层围板框的高度和沉孔8高度之和。四根限位柱7位于围板框的四个顶角处，便于连接。

进一步的，相对的所述第一连接板3或第二连接板5上设有预设参数的孔隙，所述裂隙模拟装置6经由所述孔隙穿过相对的所述第一连接板3或第二连接板5。

具体的，围板框的侧壁，即第一连接板3和第二连接板5上设置有孔隙，孔隙的参数与待预制的试样的裂隙参数对应的裂隙模拟装置6一致，裂隙模拟装置6贯穿相对的两个第一连接板3或相对的第二连接板5。

进一步的，所述裂隙模拟装置6的材质为金属片。

具体的，本实施例中，连接板及限位柱7的材质为有机玻璃，裂隙模拟装置6的材质为金属片，具体的，本实施例中，裂隙模拟装置6为黄铜片。

以下为本实用新型的一个实施例，具体描述制样模具的具体参数及制样流程。

首先，如图2和图5所示，选用高10mm，长和宽均为120mm的有机玻璃，在距其第一侧边20mm处、距其第二侧边25mm处开设深5mm、长15mm、宽10mm的凹槽9，以便于围板框插接。凹槽9的中心形成50*50的平台，在距离凹槽9四个顶角两边外缘5mm处，开设四个直径2mm，深5mm的沉孔8，方便限位柱7插入。

如图6所示，选用长70mm、高20mm、厚15mm的有机玻璃作为第一连接板3，在第一连接板3的两端3mm处，开设边长4mm*4mm、高20mm的第一凹槽，在第一连接板3的厚度方向上距离外侧5mm处，沿第一连接板3的高度方向开设直径为2mm的通孔。本实施例中制作10个第一连接板3，其中底层第一连接板2的高度为25mm，对应的，其上设置的第一凹槽的高度为25mm。

如图7所示，选用长58mm、高25mm、厚10mm的有机玻璃作为第二连接板5，在距离第二连接板5的两侧3mm处，设有边长为4mm*4mm、高20mm的凸起。本实施例中制作10个第二连接板5，其中底层第二连接板4的高度为25mm，对应的，其上设置的凸起的高度为25mm。

在相对的第一连接板3或相对的第二连接板5上设置相对的孔隙，便于后期插入裂隙模拟装置6；孔隙的形态、角度、延展度的开缝根据预制备的裂隙岩体确定。

制作四根直径2mm，高110mm的圆柱形有机玻璃棒。选用黄铜片作为裂隙模拟装置6。

制备试样时，将底板1设置在水平表面，其设置凹槽9的一侧表面朝上，将四根限位柱7分别插入沉孔8中，如图8所示，随后，将最底层的底层第一连接板2的通孔对准限位柱7，插入至底板1上的凹槽9内，在底层第一连接板2上插入裂隙模拟装置6，如图9所示。随后将底层第二连接板4的凸起对准底层第一连接板2的第一凹槽，插入至底板1的凹槽9内。完成最底层围板框的安装，如图10所示，按照上述方式，依次完成多层围板框的拼接。

模具安装完成后，在模具中倒入预先制作好的水泥砂浆材料，并振捣确保密实，将振捣密实的试样连同模具整体放入标准养护箱中养护。将养护2小时的试样连同模具取出，抽出预埋黄铜片，继续养护3天。养护3天后，从上至下以安装顺序的相反顺序拆除模具，完成脱模。将试样放入标准养护箱中养护28天。

最后，将养护完成的试样取出，采用打磨机将试样上、下表面打磨光滑，用砂纸打磨试样四周侧面溢出浆液，保证试样表面光滑。试样制作完成后将制样安装在岩石真三轴试验机上，即可进行真三轴试验。

本实用新型采用拼接的多层围板框替代传统的模具围板，其体积更小，在制备不同裂隙参数的试样时，本实用新型的制样模具仅需更换预设裂隙位置的围板框，并在围板框上设置相应的裂隙模拟装置，即可制得具有不同裂隙参数的模具，完成不同裂隙参数的试样制备，本实用新型大大节约了制模成本，节约了实验室空间资源。

以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (9)

1.一种拼接式真三轴制样模具，其特征在于，包括多个围板框、多个裂隙模拟装置和底板；

所述多个围板框沿其高度方向叠层可拆卸连接，形成一个方柱型套筒；

所述多个裂隙模拟装置贯穿所述方柱型套筒的筒壁；

所述底板与所述方柱型套筒的底端可拆卸连接。

2.根据权利要求1所述的拼接式真三轴制样模具，其特征在于，所述底板上设置有与所述方柱型套筒匹配的凹槽；

所述方柱型套筒的底端插接在所述凹槽内。

3.根据权利要求1所述的拼接式真三轴制样模具，其特征在于，每个所述围板框包括四个首尾相连的连接板。

4.根据权利要求3所述的拼接式真三轴制样模具，其特征在于，所述连接板分为第一连接板和第二连接板；

所述第一连接板与所述第二连接板相邻连接；

相邻的所述第一连接板和所述第二连接板插接连接。

5.根据权利要求3所述的拼接式真三轴制样模具，其特征在于，还包括多根限位柱；

所述多根限位柱沿所述围板框的高度方向贯穿设置在所述连接板板内，用于连接叠层分布的所述多个围板框。

6.根据权利要求5所述的拼接式真三轴制样模具，其特征在于，所述底板上设置有与所述限位柱匹配的沉孔；

所述限位柱穿过多层所述连接板插接至所述沉孔内。

7.根据权利要求6所述的拼接式真三轴制样模具，其特征在于，所述限位柱为四根；

四根所述限位柱分别位于所述多个围板框的四个顶角处。

8.根据权利要求4所述的拼接式真三轴制样模具，其特征在于，相对的所述第一连接板或第二连接板上设有预设参数的孔隙，所述裂隙模拟装置经由所述孔隙穿过相对的所述第一连接板或第二连接板。

9.根据权利要求1所述的拼接式真三轴制样模具，其特征在于，所述裂隙模拟装置的材质为金属片。