制備含不同方向結構面巖樣的取樣裝置的制造方法
【專利摘要】制備含不同方向結構面巖樣的取樣裝置，屬于土建技術領域，能夠在人工制備不同方向結構面巖樣過程中對不同方向結構面巖樣進行取樣。包括刀架，所述刀架包括兩個平行的豎直導軌，每個導軌上沿其長度方向各設有滑道，在滑道上各安裝有一個螺桿，螺桿能夠在滑道上下滑動，還包括圓柱形的環刀套管，環刀套管上設有至少兩個通孔，所述通孔的尺寸與螺桿相匹配，通過相適配的螺母及螺桿將環刀套管緊固在滑道上，環刀套管下端連接有環刀，環刀為圓柱形管體，其下端為邊緣鋒利的開口。本實用新型適用于巖體力學特性研究。
【專利說明】
制備含不同方向結構面巖樣的取樣裝置
技術領域
[0001] 本實用新型屬于土建技術領域，涉及一種制備含不同方向結構面巖樣的取樣裝 置，尤其是涉及一種對人工制備含不同方向結構面巖樣過程中對含不同方向結構面巖樣的 進行取樣的取樣裝置。
【背景技術】
[0002] 在土建工程中，通常需要利用含結構面的巖樣進行巖體的力學特性研究。然而，含 結構面的天然巖樣一般都難以鉆取，即使在易于鉆取的天然巖樣中進行操作，也容易對結 構面造成擾動，此外，對這種巖樣的研究只能針對相對特定的情況，卻不能對影響結構面力 學性質的各種因素進行全面獨立的研究。由于人工制備的含不同方向結構面巖樣即多種結 構面巖樣能夠克服上述缺點，因此技術人員提出了采用人工制備的含不同方向結構面巖樣 進行實驗研究，以便更好的研究巖石乃至巖體的結構面力學特性。現有技術中已經對人工 制備巖石結構面進行了一系列研究，有人通過石膏模型模擬了水波狀、鋸齒狀、臺階狀結構 面的力學特性，也有人進行了閉合斷續節理的模型試驗研究，還有人通過制備含和原型結 構面形狀相同結構面的立方體試樣進行直剪試樣研究。然而，現有技術的方法得到的巖樣 并不能進行三軸試驗，就更不存在能夠在人工制備不同方向結構面巖樣過程中對不同方向 結構面巖樣進行取樣的取樣裝置。 【實用新型內容】
[0003] 本實用新型所要解決的技術問題是為了填補現有技術的空白，提供一種取樣裝 置，該裝置能夠在人工制備不同方向結構面巖樣過程中對不同方向結構面巖樣進行取樣。
[0004] 本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:制備含不同方向結構面巖樣的 取樣裝置，包括刀架，所述刀架包括兩個平行的豎直導軌，每個導軌上沿其長度方向各設有 滑道，在滑道上各安裝有一個螺桿，螺桿能夠在滑道上下滑動，還包括圓柱形的環刀套管， 環刀套管上設有至少兩個通孔，所述通孔的尺寸與螺桿相匹配，通過相適配的螺母及螺桿 將環刀套管緊固在滑道上，環刀套管下端連接有環刀，環刀為圓柱形管體，其下端為邊緣鋒 利的開口。
[0005] 具體的，所述環刀內徑為50_，環刀長度為100mm。
[0006] 進一步的，所述環刀為不銹鋼圓管。
[0007] 優選的，所述環刀上端設有螺紋，所述環刀套管下端設有與環刀螺紋相匹配的螺 紋，環刀與環刀套管通過螺紋配合連接。
[0008] 進一步的，所述通孔為與螺桿匹配的螺紋孔。
[0009] 本實用新型的有益效果是:結構簡單，易于制作，便于操作，能夠在模具不同方向 上進行巖樣取樣，便于試驗研究，為評估巖體力學特性研究提供了更加精確的數據，此外， 成本低廉，使用壽命長，實用性強。本實用新型適用于巖體力學特性研究。
【附圖說明】
[00?0]圖1是本實用新型的結構不意圖；
[0011] 圖2是本實用新型待取樣的位于模具中的材料澆筑完成后示意圖；
[0012] 圖3是本實用新型用于取樣時的結構示意圖。
[0013]圖中，1為刀架，2為螺桿，3為環刀套管，4為環刀，101為導軌，102為滑道。
【具體實施方式】
[0014] 下面結合附圖，詳細描述本實用新型的技術方案。
[0015] 如圖1所示，本實用新型的制備含不同方向結構面巖樣的取樣裝置，包括刀架1，所 述刀架1包括兩個平行的豎直導軌101，每個導軌101上沿其長度方向各設有滑道102,在滑 道102上各安裝有一個螺桿2,螺桿2能夠在滑道102上下滑動，還包括圓柱形的環刀套管3， 環刀套管3上設有至少兩個通孔，所述通孔的尺寸與螺桿2相匹配，通過相適配的螺母及螺 桿2將環刀套管3緊固在滑道102上，即環刀套管3被兩個螺桿2固定在刀架1上，具體而言，若 通孔是普通圓孔，則將螺桿2穿過環刀套管3的通孔，利用螺母將環刀套管3緊固在滑道102 上，若通孔為螺紋孔時，此時可以無需螺母進行固定，直接通過螺桿及螺紋孔將環刀套管3 緊固在滑道102上。環刀套管3下端連接有環刀4,環刀4為圓柱形管體，其下端為邊緣鋒利的 開口。所述環刀4上端設有螺紋，所述環刀套管3下端設有與環刀螺紋相匹配的螺紋，環刀4 與環刀套管3通過螺紋配合連接，具體而言，環刀4上端表面設有外螺紋時，對應的，環刀套 管3下端設有內螺紋;而當環刀4上端內表面設有螺紋時，對應的，環刀套管3下端設有外螺 紋;此外，也可以選擇卡接等其他連接形式。通過改變兩個螺桿2的上下位置，從而設定環刀 與水平面的夾角。
[0016] 為了防止螺桿2的損壞，延長螺桿2的使用壽命，可將滑道102的兩端設有圓潤弧度 的半圓形，即兩端的邊角為具有弧度的角，換而言之就是選用半圓形滑道，防止螺桿被移動 到滑道102兩端時，螺桿被損壞。
[0017] 由于在使用過程中，只有環刀需要與巖樣接觸，因此其容易損壞，為了延長環刀4 的使用壽命，所述環刀4為不銹鋼圓管。基于成本及滿足通常試驗需求，所述環刀4內徑為 50mm，環刀4長度為100mm，考慮到取樣容重和裝置大小，該尺寸的環刀使用范圍較為廣泛， 此外，可以根據實際需求，設計其他尺寸的環刀。
[0018] 本實用新型的工作原理如下：如圖2是本實用新型待取樣的位于模具中的材料澆 筑完成后示意圖，本實用新型用取樣裝置的取的巖樣制作如下：
[0019] (1)按照以下材料及質量分數將巖石基質的材料混合，充分攪拌均勻，得到巖石基 質，所述巖石基質的材料及其質量份數分別為:砂1000份、石膏150-350份、水300-700份、硼 砂2.7-6.3份;并按照以下材料及質量分數將結構面的材料混合，充分攪拌均勻，得到結構 面配料，所述結構面的材料及其質量份數分別為:石灰300-500份、粘土 1000份、水150-250 份。
[0020] (2)將巖石基質從模具上方倒入并搗實，直到巖石基質頂面澆筑到模具中部以下 結構面厚度的一半處，如模具中部以下2.5mm(預設的結構面厚度的一半)處，然后將其頂面 抹平;將結構面配料倒入模子內，覆蓋在已澆筑好的巖石基質頂面上并搗實，使結構面頂部 澆筑至模具中部以上結構面厚度的一半處，如模具中部以上2.5mm(預設的結構面厚度的一 半)處，然后將結構面頂面抹平，如此一來，模具中部的結構面厚度為5mm，其中，2.5mm為一 具體實施例中的數值，根據實際需求，可以選擇其他數值;在結構面頂面上方繼續澆筑巖石 基質，直至澆筑覆蓋模子頂面，蓋上并固緊頂面模板。
[0021] 在實際應用中，對模具沒有特殊要求，但基于成本及實現效果考慮，模具的高度最 好比取樣裝置的高度高，面積是4-6個環刀的面積，即一次可以取樣4-6個。
[0022] (3)-定時間后取走頂面模板，如圖3所示，把環刀放在模子側面，刀口指向巖石基 質頂面，并和該面接觸，調整半圓形滑道102使其與水平方向成45度角，然后通過兩個螺桿2 將半圓形滑道102固定，沿著該角度將環刀4斜向下從模子內巖石基質上方插入，使位于環 刀4內的結構面平面經過環刀4內的中心點，然后保持環刀4不動，將模具的各個模板逐一小 心取走，用刮刀將環刀4外部的巖石基質和結構面小心取走，將環刀兩端多余的澆筑物去 除，將兩端刮平，環刀內便得到含有與軸向成45度角（圖3實施例所示)方向結構面的巖樣。 [0023] 此外，也可以以任意角度插入環刀，經過實際驗證，調整好取樣裝置的位置和高 度，改變半圓形滑道的角度，分別得到含與巖樣軸向成〇度、30度、45度、60度、90度方向結構 面的模擬巖樣如下表1所示，圖中的容重即為取樣裝置所取的樣品的重量。
[0024]表 1
[0026] (4)待巖樣終凝完成后，將巖樣從環刀內取出，放于陰涼干燥處，在一定溫度范圍 內自然養護若干天，即得到最終模擬巖樣。
【主權項】
1. 制備含不同方向結構面巖樣的取樣裝置，其特征在于，包括刀架（I)，所述刀架（1)包 括兩個平行的豎直導軌（101)，每個導軌（101)上沿其長度方向各設有滑道（102)，在滑道 (102)上各安裝有一個螺桿(2)，螺桿(2)能夠在滑道（102)上下滑動，還包括圓柱形的環刀 套管（3)，環刀套管（3)上設有至少兩個通孔，所述通孔的尺寸與螺桿(2)相匹配，通過相適 配的螺母及螺桿(2)將環刀套管(3)緊固在滑道(102)上，環刀套管(3)下端連接有環刀(4)， 環刀(4)為圓柱形管體，其下端為邊緣鋒利的開口。2. 如權利要求1所述的制備含不同方向結構面巖樣的取樣裝置，其特征在于，所述環刀 (4)內徑為50mm，環刀(4)長度為100mm。3. 如權利要求1所述的制備含不同方向結構面巖樣的取樣裝置，其特征在于，所述環刀 (4)為不銹鋼圓管。4. 如權利要求1所述的制備含不同方向結構面巖樣的取樣裝置，其特征在于，所述環刀 (4)上端設有螺紋，所述環刀套管(3)下端設有與環刀螺紋相匹配的螺紋，環刀(4)與環刀套 管(3)通過螺紋配合連接。5. 如權利要求1所述的制備含不同方向結構面巖樣的取樣裝置，其特征在于，所述通孔 為與螺桿匹配的螺紋孔。6. 如權利要求1所述的制備含不同方向結構面巖樣的取樣裝置，其特征在于，所述滑道 兩端的邊角為具有弧度的角。
【文檔編號】G01N1/04GK205538295SQ201620273425
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年4月1日
【發明人】劉明星, 周成, 張建海, 劉恩龍
【申請人】四川大學