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一种任意方位多组节理岩桥试样制备装置

阅读：75发布：2021-12-24

专利汇可以提供一种任意方位多组节理岩桥试样制备装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种任意方位多组节理岩桥试样制备装置，包括工字形导轨，固定板，L形支架，角度控制装置及插片装置；所述制备装置下部由两对两两平行的工字形导轨和杆件组成，工字形导轨与杆件围成的正方形内径与试样盒内径相同，L形支架嵌套在工字形导轨上，角度控制装置固定在L形支架上，插片装置通过紧固螺丝固定在角度控制装置上，共同构成装置的基本结构。本实用新型与现有技术相比的优点是：该装置实用简单，能制作多种节理，制作好的试样可用于直剪实验和真三轴实验中，使用方便、精度高、实用性大，以此实现真实模拟节理、提高工作效率、减小实验误差、优化试验结果、解决工程实际问题的目标。，下面是一种任意方位多组节理岩桥试样制备装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种任意方位多组节理岩桥试样制备装置，其特征在于：包括工字形导轨(1)，固定板(4)，L形支架(6)，角度控制装置及插片装置(21)；所述制备装置下部由两对两两平行的工字形导轨(1)和杆件(3)组成，工字形导轨(1)与杆件(3)围成的正方形内径与试样盒内径相同，L形支架(6)嵌套在工字形导轨(1)上，角度控制装置固定在L形支架(6)上，插片装置(21)通过紧固螺丝固定在角度控制装置上，共同构成装置的基本结构；
所述工字形导轨(1)底面位于试样盒(22)上，且有长短两边，短边处于外侧，长边处于内侧，与试样盒(22)内侧面处于同一平面，长边顶面上刻有精度为0.1mm的刻度(19)；
所述工字形导轨(1)与下部固定板(4)为一体结构，连接处正截面为L形，固定板(4)上留有三个紧固螺丝孔(5)，平行等距分布在固定板(4)中部；固定板(4)内侧面与试样盒(22)外壁贴合；
所述角度控制装置自上而下由角度转盘(11)、刻度盘(10)、承台(18)、连接柱(15)四个部分组成；角度转盘(11)和刻度盘(10)为拆卸结构，在固定角度后与L型支架(6)分离；
所述L形支架(6)分为支承部分(6-1)和悬挑部分(6-2)；支承部分(6-1)竖直方向，悬挑部分(6-2)为水平y方向；
所述支承部分(6-1)向上与悬挑部分(6-2)垂直相连，向下通过卡槽(8)嵌套在工字形导轨(1)上，并通过固定螺丝(7)固定在工字形导轨(1)任意方位刻度位置上；
所述悬挑部分(6-2)一端与支承部分(6-1)垂直相连，另一端悬空；悬挑部分(6-2)设有内凹形滑槽(9)，滑槽(9)两侧边上有精度为0.1mm的刻度(20)，数值向悬空一端增大；滑槽(9)槽底部留空缝(2)，宽度与承台(18)宽度一致；两侧边均留有特留缝(13)，特留缝(13)的缝宽与固定螺丝直径相同，特留缝(13)为半开放式，即一端开口、另一端闭合；
所述工字形导轨(1)与杆件(3)围成的正方形为100mm*100mm；所述工字形导轨(1)长度为120mm；L型支架(6)支承部分卡槽宽度为20mm，悬挑部分长度为120mm，宽度为20mm；角度控制装置上部可拆卸角度转盘和可拆卸刻度盘直径为50mm。
2.根据权利要求1所述的一种任意方位多组节理岩桥试样制备装置，其特征在于：所述角度转盘(11)由两个直径不同的同轴圆柱竖直方向焊接而成，上部圆柱直径大于下部圆柱；刻度盘(10)为开放式，内径与圆柱状转盘契合，预留上宽下窄圆柱状孔洞；角度转盘(11)与刻度盘(10)嵌套，成为一体转盘结构；角度转盘(11)上部焊接三角锥形指针(12)，边缘处与刻度盘齐平；刻度盘(10)上均匀刻有角度刻度(25)，精度为1°。
3.根据权利要求1所述的一种任意方位多组节理岩桥试样制备装置，其特征在于：所述承台(18)是立方体，承台(18) 承接角度转盘(11)，承台(18)俯视图为正方形，中部沿竖直方向有一阶梯状的圆形孔洞，竖直方向上贯穿，呈上粗下细；承台(18)底边与L形支架(6)的悬挑部分(6-2)接触，承台(18)两侧在滑槽两侧边特留缝(13)位置处留有固定螺丝孔，孔贯穿承台(18)；固定螺丝孔处设固定螺丝(16)和螺母(17)，旋紧螺母固定承台(18)在y方向的位置，旋紧螺丝，固定中部连接柱(15)角度。
4.根据权利要求1所述的一种任意方位多组节理岩桥试样制备装置，其特征在于：所述连接柱(15)由直径不一的实心圆柱竖直方向焊接，上部圆柱体直径大于下部圆柱体，下部圆柱体下方焊接中空套筒；中空套筒筒壁上留有螺孔，连接柱(15)上部实心柱上表面留有过圆心的一字形凹状卡槽，与角度转盘(11)向下伸出的一字形板状结构尺寸相合，可相互嵌套；连接柱(15)上部实心圆柱嵌套在承台(18)阶梯状的圆形孔洞中，下部穿过圆形孔洞与插片装置(21)相连。
5.根据权利要求1所述的一种任意方位多组节理岩桥试样制备装置，其特征在于：所述插片装置(21)上部为实心圆柱，其外径与上部连接柱(15)的中空圆筒的内径相同，并在中空圆筒预留螺孔的相同位置处留有螺孔；插片装置(21)下部为片状结构，依据厚度、长度及宽度不同，插片装置(21)分不同规格；插片装置(21)上部实心圆柱插入连接柱(15)中空圆柱并用固定螺丝固定。
6.按照前述权利要求1所述的一种任意方位多组节理岩桥试样制备装置，其特征在于：
所述承台(18)上表面对称分布的两个圆柱凸起(14)形状尺寸与刻度盘(10)底部预留两个对称凹孔契合；在角度转盘(11)底面焊接有一字型板状铁片(23)，板状铁片(23)与三角锥形指针(12)平行，尺寸和位置与连接柱(15)上部实心圆柱中设置的预留卡槽契合。
7.根据权利要求1所述的一种任意方位多组节理岩桥试样制备装置，其特征在于：所述L形支架(6)数目可增减，角度控制装置及插片装置(21)数目可增减。
8.根据权利要求1所述的一种任意方位多组节理岩桥试样制备装置，其特征在于：所述螺丝采用钛合金材料，除此之外的装置整体采用低合金钢。

说明书全文

一种任意方位多组节理岩桥试样制备装置

技术领域

[0001] 本发明涉及土木水电工程试验中的试样节理制备器，尤其涉及一种任意方位多组节理岩桥试样制备装置。

背景技术

[0002] 在各类工程建造中，包括建筑工程，构筑物工程、地下工程、市政工程、交通工程和水利工程等，都需要考虑工程节理岩体的强度问题。天然岩体通常处于一定的应力状态，被各结构面所分割，具有不连续性，不均匀性，容易被任意方向的节理贯穿。实际工程中的岩体在各种复杂的地质作用下形成了性状不一节理，对研究岩体在各种应力状态下的破坏机理具有重要的意义。因此，研究清楚含节理岩体破坏规律就显得尤为必要。但在实际研究过程中，很难找到相当数量与试验要求一致的天然节理岩体。因而，常使用手工制作节理，即对天然或手工试样采用机械切割或预埋铁片的方法进行加工处理，以模拟天然节理岩体。但这些方法精度低、不易操作且不能得到含多组节理岩体试样。为了解决这一问题以满足实际工程需求，本发明在以往大量工程试验实践的基础上，设计出一种简单实用、精确度高的一种任意方位多组节理岩桥试样制备装置。

发明内容

[0003] 本发明是为了解决上述不足，提供了一种任意方位多组节理岩桥试样制备装置。

[0004] 本发明的上述目的通过以下的技术方案来实现：一种任意方位多组节理岩桥试样制备装置，其特征在于：包括工字形导轨，固定板，L形支架，角度控制装置及插片装置；所述制备装置下部由两对两两平行的工字形导轨和杆件组成，工字形导轨与杆件围成的正方形内径与试样盒内径相同，L形支架嵌套在工字形导轨上，角度控制装置固定在L形支架上，插片装置通过紧固螺丝固定在角度控制装置上，共同构成装置的基本结构；

[0005] 所述工字形导轨底面位于试样盒上，且有长短两边，短边处于外侧，长边处于内侧，与试样盒内侧面处于同一平面，长边顶面上刻有精度为0.1mm的刻度；

[0006] 所述工字形导轨与下部固定板为一体结构，连接处正截面为L形，固定板上留有三个紧固螺丝孔，平行等距分布在固定板中部；固定板内侧面与试样盒外壁贴合；

[0007] 所述角度控制装置自上而下由角度转盘、刻度盘、承台、连接柱四个部分组成；角度转盘和刻度盘为拆卸结构，在固定角度后与L型支架分离；

[0008] 所述L形支架分为支承部分和悬挑部分；支承部分竖直方向，悬挑部分为水平y方向；

[0009] 所述支承部分向上与悬挑部分垂直相连，向下通过卡槽嵌套在工字形导轨上，并通过固定螺丝固定在工字形导轨任意方位刻度位置上；

[0010] 所述悬挑部分一端与支承部分垂直相连，另一端悬空；悬挑部分设有内凹形滑槽，滑槽两侧边上有精度为0.1mm的刻度，数值向悬空一端增大；滑槽槽底部留空缝，宽度与承台宽度一致；两侧边均留有特留缝，特留缝的缝宽与固定螺丝直径相同，特留缝为半开放式，即一端开口、另一端闭合；

[0011] 所述工字形导轨与杆件围成的正方形为100mm*100mm；所述工字形导轨长度为120mm；L型支架支承部分卡槽宽度为20mm，悬挑部分长度为120mm，宽度为20mm；角度控制装置上部可拆卸角度转盘和可拆卸刻度盘直径为50mm。

[0012] 所述角度转盘由两个直径不同的同轴圆柱竖直方向焊接而成，上部圆柱直径大于下部圆柱；刻度盘为开放式，内径与圆柱状转盘契合，预留上宽下窄圆柱状孔洞；角度转盘与刻度盘嵌套，成为一体转盘结构；角度转盘上部焊接三角锥形指针，边缘处与刻度盘齐平；刻度盘上均匀刻有角度刻度，精度为1°。

[0013] 所述承台是立方体，承台承接角度转盘，承台俯视图为正方形，中部沿竖直方向有一阶梯状的圆形孔洞，竖直方向上贯穿，呈上粗下细；承台底边与L形支架的悬挑部分(滑槽)接触，承台两侧在滑槽两侧边特留缝位置处留有固定螺丝孔，孔贯穿承台；固定螺丝孔处设固定螺丝和螺母，旋紧螺母固定承台在y方向的位置，旋紧螺丝，固定中部连接柱角度。

[0014] 所述连接柱由直径不一的实心圆柱竖直方向焊接，上部圆柱体直径大于下部圆柱体，下部圆柱体下方焊接中空套筒；中空套筒筒壁上留有螺孔，连接柱上部实心柱上表面留有过圆心的一字形凹状卡槽，与角度转盘向下伸出的一字形板状结构尺寸相合，可相互嵌套；连接柱上部实心圆柱嵌套在承台阶梯状的圆形孔洞中，下部穿过圆形孔洞与插片装置相连。

[0015] 所述插片装置上部为实心圆柱，其外径与上部连接柱的中空圆筒的内径相同，并在中空圆筒预留螺孔的相同位置处留有螺孔；插片装置下部为片状结构，依据厚度、长度及宽度不同，插片装置分不同规格；插片装置上部实心圆柱插入连接柱中空圆柱并用固定螺丝固定。

[0016] 所述承台上表面对称分布的两个圆柱凸起形状尺寸与刻度盘底部预留两个对称凹孔契合；在角度转盘底面焊接有一字型板状铁片，板状铁片与三角锥形指针平行，尺寸和位置与连接柱上部实心圆柱中设置的预留卡槽契合。

[0017] 所述L形支架数目可增减，角度控制装置及插片装置数目可增减。

[0018] 所述螺丝采用钛合金材料，除此之外的装置整体采用低合金钢。

[0019] 一种任意方位多组节理岩桥试样制备方法，包括以下步骤：

[0020] A.将工字形导轨底边放于试样盒上，装置内侧面与试样盒内侧面属同一平面，旋紧固定板上的紧固螺丝，将装置固定在试样盒上；

[0021] B.将3组L形支架利用嵌套结构分别嵌套入工字形导轨中，并利用固定螺丝将三组支架的中心位置固定在20mm、50mm、80mm处；

[0022] C.分别将三组中空承台与连接柱嵌套，再分别将嵌套完成的承台与连接柱从三组滑槽的开口端滑入，并在连接柱下方安装插片装置；需选择宽度为20mm规格的插片装置，在连接柱下方安装插片装置前，需在插片装置表面刷一层润滑油，并均匀地裹上一层塑料薄膜；

[0023] D.用紧固螺丝中心初步对准长度刻度50mm处，即试样盒对称轴位置；

[0024] E.将一体转盘结构分别插入三组承台上预留凹槽部分，一体转盘结构与下部连接柱及插片装置形成整体，然后分别将角度转盘上的指针调整到30°的位置，最后为避免相邻支架的互相影响，将一体转盘结构竖直方向提起，整体取走，即可在设计位置放置好三块设计宽度的节理插片；将刻度盘上凹槽对准承台上圆柱状凸起放置于承台上，将角度转盘放入刻度盘内凹孔洞中，并从刻度盘中心预留孔处放置一字型板，将该板深入连接柱上方预留一字型凹槽中嵌套，旋转角度指针至30°处，旋紧紧固螺丝，使连接柱及下部插片结构角度不再变化，然后旋紧紧固螺丝上的螺母，使承台在方向的位置不再变化，旋紧连接柱下部套筒上的螺丝，固定好插片装置；

[0025] F.将混凝土倒入装置中，凝固后，松开固定夹板上的紧固螺丝，整体取走装置，即可得到中部有三组宽度为20mm，转角为30°的平行等距节理试样。

[0026] 在步骤F浇筑混凝土之前，在插片装置上刷润滑油，并在四周均匀包裹一层塑料薄膜。

[0027] 本发明与现有技术相比的优点是：该装置实用简单，能制作多种节理，制作好的试样可用于直剪实验和真三轴实验中，使用方便、精度高、实用性大，以此实现真实模拟节理、提高工作效率、减小实验误差、优化试验结果、解决工程实际问题的目标。附图说明

[0028] 图1是本发明的结构示意图。

[0029] 图2是本发明实施例的结构示意图。

[0030] 图3是图2中A处工字形导轨侧视结构图。

[0031] 图4是图2中C处L形支架俯视结构图。

[0032] 图5是图2中C处L形支架侧视结构图。

[0033] 图6是图2中D处表盘俯视结构图。

[0034] 图7是图2中E处角度控制装置与插片装置结构图。

具体实施方式

[0035] 下面结合附图对本发明进一步详述。

[0036] 如图1至图5所示，一种任意方位多组节理岩桥试样制备装置，包括工字形导轨(1)，固定板(4)，L形支架(6)，角度控制装置及插片装置(21)；所述制备装置下部由两对两两平行的工字形导轨(1)和杆件(3)组成，工字形导轨(1)与杆件(3) 围成的正方形内径与试样盒内径相同，L形支架(6)嵌套在工字形导轨(1)上，角度控制装置固定在L形支架(6)上，插片装置(21)通过紧固螺丝固定在角度控制装置上，共同构成装置的基本结构；

[0037] 所述工字形导轨(1)底面位于试样盒(22)上，且有长短两边，短边处于外侧，长边处于内侧，与试样盒(22)内侧面处于同一平面，长边顶面上刻有精度为0.1mm的刻度(19)；

[0038] 所述工字形导轨(1)与下部固定板(4)为一体结构，连接处正截面为L形，固定板(4)上留有三个紧固螺丝孔(5)，平行等距分布在固定板(4)中部；固定板(4)内侧面与试样盒(22)外壁贴合；

[0039] 所述角度控制装置自上而下由角度转盘(11)、刻度盘(10)、承台(18)、连接柱(15)四个部分组成；角度转盘(11)和刻度盘(10)为拆卸结构，在固定角度后与L型支架(6)分离；

[0040] 所述L形支架(6)分为支承部分(6-1)和悬挑部分(6-2)；支承部分(6-1)竖直方向，悬挑部分(6-2)为水平y方向；

[0041] 所述支承部分(6-1)向上与悬挑部分(6-2)垂直相连，向下通过卡槽(8)嵌套在工字形导轨(1)上，并通过固定螺丝(7)固定在工字形导轨(1)任意方位刻度位置上；

[0042] 所述悬挑部分(6-2)一端与支承部分(6-1)垂直相连，另一端悬空；悬挑部分(6-2)设有内凹形滑槽(9)，滑槽(9)两侧边上有精度为0.1mm的刻度(20)，数值向悬空一端增大；滑槽(9)槽底部留空缝(2)，宽度与承台(18)宽度一致；两侧边均留有特留缝(13)，特留缝(13)的缝宽与固定螺丝直径相同)，特留缝(13)为半开放式，即一端开口、另一端闭合；

[0043] 所述工字形导轨(1)与杆件(3)围成的正方形为100mm*100mm；所述工字形导轨(1)长度为120mm；L型支架(6)支承部分卡槽宽度为20mm，悬挑部分长度为120mm，宽度为20mm；角度控制装置上部可拆卸角度转盘和可拆卸刻度盘直径为50mm。

[0044] 所述角度转盘(11)由两个直径不同的同轴圆柱竖直方向焊接而成，上部圆柱直径大于下部圆柱；刻度盘(10)为开放式，内径与圆柱状转盘契合，预留上宽下窄圆柱状孔洞；角度转盘(11)与刻度盘(10)嵌套，成为一体转盘结构；角度转盘(11)上部焊接三角锥形指针(12)，边缘处与刻度盘齐平；刻度盘(10)上均匀刻有角度刻度(25)，精度为1°。

[0045] 所述承台(18)是立方体，承台(18)承接角度转盘(11)，承台(18)俯视图为正方形，中部沿竖直方向有一阶梯状的圆形孔洞，竖直方向上贯穿，呈上粗下细；承台(18)底边与L形支架(6)的悬挑部分(6-2)(滑槽)接触，承台(18)两侧在滑槽两侧边特留缝(13)位置处留有固定螺丝孔，孔贯穿承台(18)；固定螺丝孔处设固定螺丝(16)和螺母(17)，旋紧螺母固定承台(18)在y方向的位置，旋紧螺丝，固定中部连接柱(15)角度。

[0046] 所述连接柱(15)由直径不一的实心圆柱竖直方向焊接，上部圆柱体直径大于下部圆柱体，下部圆柱体下方焊接中空套筒；中空套筒筒壁上留有螺孔，连接柱(15)上部实心柱上表面留有过圆心的一字形凹状卡槽，与角度转盘(11)向下伸出的一字形板状结构尺寸相合，可相互嵌套；连接柱(15)上部实心圆柱嵌套在承台(18)阶梯状的圆形孔洞中，下部穿过圆形孔洞与插片装置(21)相连。

[0047] 所述插片装置(21)上部为实心圆柱，其外径与上部连接柱(15)的中空圆筒的内径相同，并在中空圆筒预留螺孔的相同位置处留有螺孔；插片装置(21)下部为片状结构，依据厚度、长度及宽度不同，插片装置(21)分不同规格；插片装置(21)上部实心圆柱插入连接柱(15)中空圆柱并用固定螺丝固定。

[0048] 所述承台(18)上表面对称分布的两个圆柱凸起(14)形状尺寸与刻度盘(10)底部预留两个对称凹孔契合；在角度转盘(11)底面焊接有一字型板状铁片(23)，板状铁片(23)与三角锥形指针(12)平行，尺寸和位置与连接柱(15)上部实心圆柱中设置的预留卡槽契合。

[0049] 所述L形支架(6)数目可增减，角度控制装置及插片装置(21)数目可增减。

[0050] 所述螺丝采用钛合金材料，除此之外的装置整体采用低合金钢。

[0051] 一种任意方位多组节理岩桥试样制备方法，包括以下步骤：

[0052] A.将工字形导轨(1)底边放于试样盒上，装置内侧面与试样盒内侧面属同一平面，旋紧固定板(4)上的紧固螺丝(5)，将装置固定在试样盒上；

[0053] B.将3组L形支架利用嵌套结构(8)分别嵌套入工字形导轨中，并利用固定螺丝(7)将三组支架的中心位置固定在20mm、50mm、80mm处；

[0054] C.分别将三组中空承台(18)与连接柱(15)嵌套，再分别将嵌套完成的承台与连接柱(15)从三组滑槽的开口端滑入，并在连接柱(15)下方安装插片装置(21)；需选择宽度为20mm规格的插片装置(21)，在连接柱(15)下方安装插片装置(21)前，需在插片装置(21)表面刷一层润滑油，并均匀地裹上一层塑料薄膜；

[0055] D.用紧固螺丝(16)中心初步对准长度刻度(20)50mm处，即试样盒对称轴位置；

[0056] E.将一体转盘结构分别插入三组承台(18)上预留凹槽部分，一体转盘结构与下部连接柱(15)及插片装置(21)形成整体，然后分别将角度转盘(11)上的指针调整到30°的位置，最后为避免相邻支架的互相影响，将一体转盘结构竖直方向提起，整体取走，即可在设计位置放置好三块设计宽度的节理插片；将刻度盘上凹槽(14)对准承台(18)上圆柱状凸起放置于承台(18)上，将角度转盘(11)放入刻度盘(10)内凹孔洞中，并从刻度盘(10)中心预留孔处放置一字型板，将该板深入连接柱(15)上方预留一字型凹槽(23)中嵌套，旋转角度指针至30° 处，旋紧紧固螺丝(16)，使连接柱(15)及下部插片结构角度不再变化，然后旋紧紧固螺丝上的螺母(17)，使承台(18)在方向的位置不再变化，旋紧连接柱(15)下部套筒上的螺丝(24)，固定好插片装置(21)；

[0057] F.将混凝土倒入装置中，凝固后，松开固定夹板上的紧固螺丝，整体取走装置，即可得到中部有三组宽度为20mm，转角为30°的平行等距节理试样。

[0058] 在步骤F浇筑混凝土之前，在插片装置(21)上刷润滑油，并在四周均匀包裹一层塑料薄膜。

[0059] 以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

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