一種任意方位多組節理巖橋試樣制備裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及土木水電工程試驗中的試樣節理制備器，尤其涉及一種任意方位多組節理巖橋試樣制備裝置及方法。
【背景技術】
[0002]在各類工程建造中，包括建筑工程，構筑物工程、地下工程、市政工程、交通工程和水利工程等，都需要考慮工程節理巖體的強度問題。天然巖體通常處于一定的應力狀態，被各結構面所分割，具有不連續性，不均勻性，容易被任意方向的節理貫穿。實際工程中的巖體在各種復雜的地質作用下形成了性狀不一節理，對研究巖體在各種應力狀態下的破壞機理具有重要的意義。因此，研究清楚含節理巖體破壞規律就顯得尤為必要。但在實際研究過程中，很難找到相當數量與試驗要求一致的天然節理巖體。因而，常使用手工制作節理，即對天然或手工試樣采用機械切割或預埋鐵片的方法進行加工處理，以模擬天然節理巖體。但這些方法精度低、不易操作且不能得到含多組節理巖體試樣。為了解決這一問題以滿足實際工程需求，本發明在以往大量工程試驗實踐的基礎上，設計出一種簡單實用、精確度高的一種任意方位多組節理巖橋試樣制備裝置及方法。

【發明內容】

[0003]本發明是為了解決上述不足，提供了一種任意方位多組節理巖橋試樣制備裝置及方法。
[0004]本發明的上述目的通過以下的技術方案來實現:一種任意方位多組節理巖橋試樣制備裝置，其特征在于:包括工字形導軌，固定板，L形支架，角度控制裝置及插片裝置;所述制備裝置下部由兩對兩兩平行的工字形導軌和桿件組成，工字形導軌與桿件圍成的正方形內徑與試樣盒內徑相同，L形支架嵌套在工字形導軌上，角度控制裝置固定在L形支架上，插片裝置通過緊固螺絲固定在角度控制裝置上，共同構成裝置的基本結構；
[0005]所述工字形導軌底面位于試樣盒上，且有長短兩邊，短邊處于外側，長邊處于內側，與試樣盒內側面處于同一平面，長邊頂面上刻有精度為0.1_的刻度；
[0006]所述工字形導軌與下部固定板為一體結構，連接處正截面為L形，固定板上留有三個緊固螺絲孔，平行等距分布在固定板中部;固定板內側面與試樣盒外壁貼合；
[0007]所述角度控制裝置自上而下由角度轉盤、刻度盤、承臺、連接柱四個部分組成；角度轉盤和刻度盤為拆卸結構，尺寸較下部承臺較大，在固定角度后與L型支架分離；
[0008]所述L形支架分為支承部分和懸挑部分;支承部分豎直方向，懸挑部分為水平y方向；
[0009]所述支承部分向上與懸挑部分垂直相連，向下通過特定尺寸卡槽嵌套在工字形導軌上，并通過固定螺絲固定在工字形導軌任意方位刻度位置上；
[0010]所述懸挑部分一端與支承部分垂直相連，另一端懸空;懸挑部分設有內凹形滑槽，滑槽兩側邊上有精度為0.lmm的刻度，數值向懸空一端增大;滑槽槽底部留空縫，寬度與承臺寬度一致;兩側邊均留有特定尺寸(縫寬與固定螺絲直徑相同)的特留縫，特留縫為半開放式，即一端開口、另一端閉合；
[0011 ]所述工字形導軌與桿件圍成的正方形為100mm*100mm;所述工字形導軌長度為120mm;L型支架支承部分卡槽寬度為20mm，懸挑部分長度為120mm，寬度為20mm;角度控制裝置上部可拆卸角度轉盤和可拆卸刻度盤直徑為50_。
[0012]所述角度轉盤由兩個直徑不同的同軸圓柱豎直方向焊接而成，上部為直徑較大圓柱，下部為直徑較小圓柱;刻度盤為開放式，內徑與圓柱狀轉盤契合，預留上寬下窄圓柱狀孔洞；角度轉盤與刻度盤嵌套，成為一體轉盤結構；角度轉盤上部焊接三角錐形指針，邊緣處與刻度盤齊平;刻度盤上均勻刻有角度刻度，精度為1°。
[0013]所述承臺是立方體，承臺承接角度轉盤，承臺俯視圖為正方形，中部沿豎直方向有一階梯狀的圓形孔洞，豎直方向上貫穿，呈上粗下細;承臺底邊與L形支架的懸挑部分(滑槽)接觸，承臺兩側在滑槽兩側邊特留縫位置處留有固定螺絲孔，孔貫穿承臺；該處設固定螺絲和螺母，旋緊螺母固定承臺在y方向的位置，旋緊螺絲，固定中部連接柱角度。
[0014]所述連接柱由直徑不一的實心圓柱豎直方向焊接，上部圓柱體直徑較下部大，并在直徑較小圓柱下方焊接中空套筒；中空套筒筒壁上留有螺孔，連接柱上部實心柱上表面留有過圓心的一字形凹狀卡槽，與角度轉盤向下伸出的一字形板狀結構尺寸相合，可相互嵌套;連接柱上部實心圓柱嵌套在承臺階梯狀的圓形孔洞中，下部穿過圓形孔洞與插片裝置相連。
[0015]所述插片裝置上部為實心圓柱，其外徑與上部連接柱的中空圓筒的內徑相同，并在中空圓筒預留螺孔的相同位置處留有螺孔;插片裝置下部為片狀結構，依據厚度、長度及寬度不同，插片裝置分不同規格;插片裝置上部實心圓柱插入連接柱中空圓柱并用固定螺絲固定。
[0016]所述承臺上表面對稱分布的兩個圓柱凸起形狀尺寸與刻度盤底部預留兩個對稱凹孔契合;在角度轉盤底面焊接有一字型板狀鐵片，板狀鐵片與三角錐形指針平行，尺寸和位置與連接柱上部實心圓柱中設置的預留卡槽契合。
[0017]所述L形支架數目可增減，角度控制裝置及插片裝置數目可增減。
[0018]所述螺絲采用鈦合金材料，除此之外的裝置整體采用低合金鋼。
[0019]一種任意方位多組節理巖橋試樣制備方法，包括以下步驟:
[0020]A.將工字形導軌底邊放于試樣盒上，裝置內側面與試樣盒內側面屬同一平面，旋緊固定板上的緊固螺絲，將裝置固定在試樣盒上；
[0021]B.將3組L形支架利用嵌套結構分別嵌套入工字形導軌中，并利用固定螺絲將三組支架的中心位置固定在20mm、50mm、80mm處；
[0022]C.分別將三組中空承臺與連接柱嵌套，再分別將嵌套完成的承臺與連接柱從三組滑槽的開口端滑入，并在連接柱下方安裝插片裝置;需選擇寬度為20mm規格的插片裝置，在連接柱下方安裝插片裝置前，需在插片裝置表面刷一層潤滑油，并均勻地裹上一層塑料薄膜；
[0023]D.用緊固螺絲中心初步對準長度刻度50mm處，即試樣盒對稱軸位置；
[0024]E.將一體轉盤結構分別插入三組承臺上預留凹槽部分，一體轉盤結構與下部連接柱及插片裝置形成整體，然后分別將角度轉盤上的指針調整到30°的位置，最后為避免相鄰支架的互相影響，將一體轉盤結構豎直方向提起，整體取走，即可在設計位置放置好三塊設計寬度的節理插片;將刻度盤上凹槽對準承臺上圓柱狀凸起放置于承臺上，將角度轉盤放入刻度盤內凹孔洞中，并從刻度盤中心預留孔處放置一字型板，將該板深入連接柱上方預留一字型凹槽中嵌套，旋轉角度指針至30°處，旋緊緊固螺絲，使連接柱及下部插片結構角度不再變化，然后旋緊緊固螺絲上的螺母，使承臺在方向的位置不再變化，旋緊連接柱下部套筒上的螺絲，固定好插片裝置；
[0025]F.將混凝土倒入裝置中，凝固后，松開固定夾板上的緊固螺絲，整體取走裝置，SP可得到中部有三組寬度為20mm，轉角為30°的平行等距節理試樣。
[0026]在步驟F澆筑混凝土之前，在插片裝置上刷潤滑油，并在四周均勻包裹一層塑料薄膜。
[0027]本發明與現有技術相比的優點是:該裝置實用簡單，能制作多種節理，制作好的試樣可用于直剪實驗和真三軸實驗中，使用方便、精度高、實用性大，以此實現真實模擬節理、提高工作效率、減小實驗誤差、優化試驗結果、解決工程實際問題的目標。
【附圖說明】
[0028]圖1是本發明的結構示意圖。
[0029]圖2是本發明實施例的結構示意圖。
[0030]圖3是圖2中A處工字形導軌側視結構圖。
[0031]圖4是圖2中C處L形支架俯視結構圖。
[0032]圖5是圖2中C處L形支架側視結構圖。
[0033]圖6是圖2中D處表盤俯視結構圖。