大尺寸任意形状软弱夹层剪切流变原状试样快速制作方法

1.本发明涉及岩石力学试验技术领域，具体涉及大尺寸任意形状软弱夹层剪切流变原状试样快速制作方法。


背景技术：

2.在进行岩石力学试验之前，一般需要在现场采集相应的岩样，在实验室进行切割、打磨，制作成可以用于试验的岩样成品，然而软弱夹层的厚度比相邻岩层的小，力学强度和变形模量也较低，饱和抗压强度仅为干抗压强度的二分之一或更低且厚度较薄，遇水易软化或泥化。因此，现场难以取到完整且符合试验要求的软弱夹层。
3.目前，市面上大部分都是从现场取重达几吨的原样，交由第三方机构进行加工，但是能取到的合格岩样比例依旧不高。取样麻烦，运输不便，途中还会造成岩样的耗损，加工制作成本高，合格成品比例低，这样的流程导致试验周期延长，试验成本增加。


技术实现要素：

4.针对问题，本发明提供了大尺寸任意形状软弱夹层剪切流变原状试样快速制作方法，包括底板，所述底板上开设有两个水平安装凹槽，所述底板四周处均开设有第一螺纹孔，还包括两块侧板，侧板下侧均对称开设有两个螺纹槽，所述第一螺纹孔与所述螺纹槽之间通过第一螺丝相连接；两个所述侧板的相对面上均开设有两个竖直安装凹槽；还包括两块夹板，两块夹板的底部分别与两个水平安装凹槽相配合，两块夹板的两端分别与两块侧板上开设的竖直安装凹槽相配合；
5.所述试样方法包括以下步骤：
6.s100,模具组装：将底板放于地上，将两块侧板对称放置于底板上，并通过第一螺丝相连；再将夹板从两个竖直安装凹槽内插入，并向下施力，使夹板的底部与水平安装凹槽相接触；组装完成后，校验模具的尺寸，在模具的内表面刷一层脱模剂；
7.s200,模具注料：将模具放在振动台上，将速凝剂加入到填充材料中充分混合，然后用大播料器将填充材料装入模具中；
8.s300,振动振实：打开振动台开关，振动60次自动停机，再次加料振动60次，如此循环直至高度达到刻度线下端位置；此时放入软弱夹层振动30次，如此循环直至软弱夹层刚好还有一半高度露在外面，再用小播料器均匀刮平，最后再静置12小时；
9.s400,添加石蜡并融化：在静置凝固后的岩样上铺上一层石蜡颗粒，刚好达到刻度线上端位置，然后放入烤箱，融化后冷凝静置，最后得到一层石蜡层；
10.s500,模具注料、振实：重复s200、s300,直到完成整个试样的浇筑，使填充材料高出模具1-2mm，再刮除模具上多余的填充材料，待填充材料初凝时，再用抹刀抹平；
11.s600,恒温养护、脱模：将浇筑好的试件放入恒温箱中静置一昼夜至两昼夜，然后拆模，拆模后迅速放入标准养护室内养护；
12.s700,试件钻孔：将试件养护好后，将中间的石蜡层融化掉，再用实验室精密台钻
对其进行钻孔操作，使其满足试验要求。
13.作为本发明的再进一步技术效果为：同一个侧板上的两个螺纹槽的间距等于底板上较远距离的两个第一螺纹孔之间的距离。
14.作为本发明的再进一步技术效果为：位于同一端的两个侧板上的螺纹槽之间的距离等于底板上较近距离的两个第一螺纹孔之间的距离。
15.作为本发明的再进一步技术效果为：所述夹板的厚度与所述水平安装凹槽的宽度以及竖直安装凹槽的宽度均相等。
16.作为本发明的再进一步技术效果为：所述侧板两侧均开设有第二螺纹孔，两个侧板之间通过第二螺丝相连，第二螺丝上设置有螺帽。
17.作为本发明的再进一步技术效果为：所述侧板的内侧设置有刻度线。
18.作为本发明的再进一步技术效果为：所述填充材料为水泥砂浆。
19.作为本发明的再进一步技术效果为：所述底板、侧板和夹板均为模具钢材料制成。
20.作为本发明的再进一步技术效果为：所述脱模剂为矿物油。
21.本发明的有益效果是：本发明应用试验模具，模具安装简单，使用方便，制样时使用创新方法，解决了软弱夹层难以完整取样的难题，同时充分利用材料，只需要一块任意形状的具有原生沉积节理的软弱夹层，就可完成试验的要求。与传统的试样方法相比，大幅降低制作岩样的时间成本和价格成本，极大提高大量做试验的效率，具有利于推广试验的优势。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其它的附图。
23.图1是本发明大尺寸任意形状软弱夹层剪切流变原状试样快速制作方法的结构示意图；
24.图2是本发明大尺寸任意形状软弱夹层剪切流变原状试样快速制作方法的仰视图；
25.图3是本发明大尺寸任意形状软弱夹层剪切流变原状试样快速制作方法制得的形状规则的试样的正视图；
26.图4是本发明大尺寸任意形状软弱夹层剪切流变试样方法的流程示意图。
27.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用
于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
30.另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
31.请参阅图1，本发明实施例提供的大尺寸任意形状软弱夹层剪切流变原状试样快速制作方法，包括底板1，所述底板1上开设有两个水平安装凹槽11，所述底板1四周处均开设有第一螺纹孔13，还包括两块侧板2，侧板2下侧均对称开设有两个螺纹槽25，所述第一螺纹孔13与所述螺纹槽25之间通过第一螺丝12相连接；两个所述侧板2的相对面上均开设有两个竖直安装凹槽21；还包括两块夹板3，两块夹板3的底部分别与两个水平安装凹槽11相配合，两块夹板3的两端分别与两块侧板2上开设的竖直安装凹槽21相配合。
32.同一个侧板2上的两个螺纹槽25的间距等于底板1上较远距离的两个第一螺纹孔13之间的距离。
33.位于同一端的两个侧板2上的螺纹槽25之间的距离等于底板1上较近距离的两个第一螺纹孔13之间的距离。
34.所述夹板3的厚度与所述水平安装凹槽11的宽度以及竖直安装凹槽21的宽度均相等。
35.所述侧板2两侧均开设有第二螺纹孔22，两个侧板2之间通过第二螺丝23相连，第二螺丝23上设置有螺帽24。
36.所述侧板2的内侧设置有刻度线26。
37.大尺寸任意形状软弱夹层剪切流变试样方法，所述试样方法包括以下步骤：
38.s100,模具组装：将底板1放于地上，将两块侧板2对称放置于底板1上，并通过第一螺丝12相连；再将夹板3从两个竖直安装凹槽21内插入，并向下施力，使夹板3的底部与水平安装凹槽11相接触；组装完成后，校验模具的尺寸，在模具的内表面刷一层脱模剂；
39.s200,模具注料：将模具放在振动台上，将速凝剂加入到填充材料5中充分混合，然后用大播料器将填充材料5装入模具中；
40.s300,振动振实：打开振动台开关，振动60次自动停机，再次加料振动60次，如此循环直至高度达到刻度线26下端位置；此时放入软弱夹层4振动30次，如此循环直至软弱夹层4刚好还有一半高度露在外面，再用小播料器均匀刮平，最后再静置12小时；
41.s400,添加石蜡并融化：在静置凝固后的岩样上铺上一层石蜡颗粒，刚好达到刻度线26上端位置，然后放入烤箱，融化后冷凝静置，最后得到一层石蜡层6；
42.s500,模具注料、振实：重复s200、s300,直到完成整个试样的浇筑，使填充材料5高出模具1-2mm，再刮除模具上多余的填充材料5，待填充材料5初凝时，再用抹刀抹平；
43.s600,恒温养护、脱模：将浇筑好的试件放入恒温箱中静置一昼夜至两昼夜，然后拆模，拆模后迅速放入标准养护室内养护；
44.s700,试件钻孔：将试件养护好后，将中间的石蜡层融化掉，再用实验室精密台钻
对其进行钻孔操作，使其满足试验要求。
45.所述填充材料为水泥砂浆。
46.所述底板1、侧板2和夹板3均为模具钢材料制成，模具钢是用来制造冷冲模、热锻模、压铸模等模具的钢种，模具是机械制造、无线电仪表、电机、电器等工业部门中制造零件的主要加工工具。模具的质量直接影响着压力加工工艺的质量、产品的精度产量和生产成本，而模具的质量与使用寿命除了靠合理的结构设计和加工精度外，主要受模具材料和热处理的影响。
47.所述脱模剂为矿物油，也可以使用其他不与填充材料反应的脱模剂，刷上很薄的一层即可，具体数值可以为1mm左右。
48.当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。