本實(shí)用新型屬于實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭苽漕I(lǐng)域，具體涉及階梯狀節(jié)理巖橋模型制備裝置。

背景技術(shù)：

自然界廣泛分布的天然巖體均是巖塊和結(jié)構(gòu)面的組合體，以節(jié)理裂隙為代表的結(jié)構(gòu)面及其控制下所形成的巖橋是影響巖體穩(wěn)定性的重要因素。根據(jù)地質(zhì)力學(xué)、巖體力學(xué)等領(lǐng)域關(guān)于脆性巖石中節(jié)理裂隙等結(jié)構(gòu)面的擴(kuò)展機(jī)理、尺寸效應(yīng)、力學(xué)機(jī)制方面的研究要求，在混凝土等脆性材料中制造不同尺寸、不同方位、不同間距、不同組合形式的階梯狀節(jié)理巖橋模型并應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室研究是極為必要的。

目前應(yīng)用于混凝土物理模型的節(jié)理制備技術(shù)大體上可分為切割和預(yù)制兩類(lèi)。切割是指待混凝土物理模型終凝之后，運(yùn)用切割器具在指定位置切割形成尺寸、方位符合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求的節(jié)理：普通的巖石切割機(jī)是大型專業(yè)機(jī)械，只能實(shí)現(xiàn)從邊緣至內(nèi)部的切割路徑，此外其圓盤(pán)狀切割鋒刃不能切割出平齊段口，因此具有操作復(fù)雜、成縫精度低、不能制備內(nèi)部節(jié)理等諸多不足；對(duì)于小尺寸混凝土式樣，采用鋼鋸條手動(dòng)切割是一種方便有效、簡(jiǎn)單易行的節(jié)理制備方法，但其對(duì)于內(nèi)部節(jié)理制備卻束手無(wú)策。預(yù)制則是在混凝土初凝之時(shí)或制樣之初運(yùn)用鐵片等器具在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的節(jié)理位置占位并適時(shí)取出，待混凝土物理模型終凝后于相應(yīng)位置形成節(jié)理：最為簡(jiǎn)單直接的預(yù)制節(jié)理方法就是在混凝土物理模型成型后在確定的位置插上預(yù)制鐵片，初凝后拔出鐵片形成人工節(jié)理，該方法簡(jiǎn)單易行、方便快捷，但其鐵片在插入過(guò)程中極易偏離設(shè)計(jì)軌跡。

為了彌補(bǔ)上述各種方法的不足，得到更為合理、有效、精確、適用的節(jié)理制備方法，眾多科研人員在長(zhǎng)期的工作中實(shí)用新型了諸多人工節(jié)理制備裝置。專利號(hào)201310723321.X公開(kāi)的一種切割設(shè)備能精確制造出不同角度和不同連通率的節(jié)理，但是其切割路徑依然必須從邊緣至內(nèi)部，無(wú)法制造出內(nèi)部節(jié)理；專利號(hào)201510076538.5、專利號(hào)201310031407.2、專利號(hào)201520109083.8、專利號(hào)201521041507.8各自公開(kāi)的制作帶節(jié)理模型的裝置，本質(zhì)上都是制樣模具與節(jié)理預(yù)制工具的復(fù)合體，雖然能通過(guò)各種思路制造出不同方位、不同尺寸、不同連通率的節(jié)理模型，但是各套裝置均只適用于對(duì)應(yīng)的節(jié)理巖體，局限性太強(qiáng)；專利號(hào)201510823732.5公開(kāi)的一種節(jié)理制備裝置及方法雖然解決了前述的局限性問(wèn)題，但是其裝料過(guò)程和振動(dòng)、密實(shí)等后期工作將十分不便，必然影響式樣的整體質(zhì)量。階梯狀節(jié)理巖橋模型制備要求節(jié)理間距、尺寸、位置均能靈活變化以滿足科學(xué)實(shí)驗(yàn)的對(duì)比性需求，因此，需要尋找一種能制造出不同方位、不同間距、不同尺寸、不同連通率的內(nèi)部節(jié)理，具有普適性且不影響式樣制備工藝的階梯狀節(jié)理制備方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了滿足上述需要，并使得節(jié)理制備方法達(dá)到相關(guān)要求，本實(shí)用新型提供一種階梯狀節(jié)理巖橋模型制備裝置。

具體的技術(shù)方案為：

階梯狀節(jié)理巖橋模型制備裝置，包括插片、上部定位組件、下部定位組件和底板，底板上有凹槽，下部定位組件安裝在底板上的凹槽內(nèi)；所述的下部定位組件上方安裝有上部定位組件，所述的底板上還有豎直開(kāi)口，所述的插片插在所述的豎直開(kāi)口內(nèi)；所述的上部定位組件包括兩個(gè)立方體構(gòu)件，所述的立方體構(gòu)件之間留有空隙，兩個(gè)立方體構(gòu)件相對(duì)的側(cè)面上有淺槽，淺槽用于插入插片。

所述的上部定位組件的兩個(gè)立方體構(gòu)件上有對(duì)應(yīng)的水平配合孔，水平配合孔內(nèi)穿插螺桿，螺桿端部用羊角螺母固定。

所述的下部定位組件的上表面也有凹槽，下部定位組件的凹槽側(cè)邊與底板的凹槽側(cè)邊相互垂直。

所述的下部定位組件由兩塊構(gòu)件組成，插片從兩塊構(gòu)件之間穿過(guò)；所述的兩塊構(gòu)件上有對(duì)應(yīng)的水平配合孔，水平配合孔內(nèi)穿插螺桿，螺桿端部用羊角螺母固定。

階梯狀節(jié)理巖橋模型制備裝置的使用方法為：在模具上制樣成型，待其初凝后，不拆模，將插片豎置于模具開(kāi)口面的相應(yīng)位置，將底板穿入插片并平置于模具開(kāi)口面上；安裝下部定位組件，確保插片豎直并用三角板檢驗(yàn)，目測(cè)定位組件夾持面平行后，安裝螺桿并擰緊羊角螺母以緊固下部定位組件；安裝上部定位組件，目測(cè)定位組件夾持面平行，安裝螺桿并擰緊羊角螺母以緊固上部定位組件；用小型榔頭連續(xù)垂向輕擊插片上端，直至插片深入式樣底部，節(jié)理貫通；取出裝置，拔出插片，人工節(jié)理制造完成。

本實(shí)用新型提供的階梯狀節(jié)理巖橋模型制備裝置，具有預(yù)制與切割相結(jié)合的特點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)內(nèi)部造縫這一特殊要求，無(wú)需專配模具，制樣裝置可重復(fù)使用，造縫周期短，具有極強(qiáng)的普適性，基于該裝置的制樣工藝流程具有簡(jiǎn)單易行、方便快捷的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的上部定位組件立體圖；

圖3為本實(shí)用新型的上部定位組件俯視圖；

圖4為本實(shí)用新型的下部定位組件立體圖；

圖5為本實(shí)用新型的底板立體圖。

具體實(shí)施方式

結(jié)合實(shí)施例說(shuō)明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式。

如圖1所示階梯狀節(jié)理巖橋模型制備裝置，包括插片1、上部定位組件2、下部定位組件3和底板4，如圖5所示，底板4上有凹槽，下部定位組件3安裝在底板4上的凹槽內(nèi)；所述的下部定位組件3上方安裝有上部定位組件2，所述的底板4上還有豎直開(kāi)口9，所述的插片1插在所述的豎直開(kāi)口9內(nèi)；所述的上部定位組件2包括兩個(gè)立方體構(gòu)件，所述的立方體構(gòu)件之間留有空隙，兩個(gè)立方體構(gòu)件相對(duì)的側(cè)面上有淺槽8，淺槽8用于插入插片1。

如圖2和圖3所示，所述的上部定位組件2的兩個(gè)立方體構(gòu)件上有對(duì)應(yīng)的水平配合孔6，水平配合孔6內(nèi)穿插螺桿5，螺桿5端部用羊角螺母7固定。

如圖4所示，所述的下部定位組件3的上表面也有凹槽，下部定位組件3的凹槽側(cè)邊與底板4的凹槽側(cè)邊相互垂直。

所述的下部定位組件3由兩塊構(gòu)件組成，插片1從兩塊構(gòu)件之間穿過(guò)；所述的兩塊構(gòu)件上有對(duì)應(yīng)的水平配合孔6，水平配合孔6內(nèi)穿插螺桿5，螺桿5端部用羊角螺母7固定。

階梯狀節(jié)理巖橋模型制備裝置的使用方法為：制樣成型，待其初凝后，不拆模，將插片1豎置于模具開(kāi)口面的相應(yīng)位置，將底板4穿入插片1并平置于模具開(kāi)口面上；安裝下部定位組件3，確保插片1豎直并用三角板檢驗(yàn)，目測(cè)定位組件夾持面平行后，安裝螺桿并擰緊羊角螺母以緊固下部定位組件3；安裝上部定位組件2，目測(cè)定位組件夾持面平行，安裝螺桿并擰緊羊角螺母以緊固上部定位組件2；用小型榔頭連續(xù)垂向輕擊插片1上端，直至插片1深入式樣底部，節(jié)理貫通；取出裝置，拔出插片1，人工節(jié)理制造完成。

所述的插片1是厚度滿足設(shè)計(jì)要求的矩形薄片，長(zhǎng)度需大于設(shè)備高度與模具高度的總和，寬度為10mm。

所述的底板4是一種帶凹槽裝置，長(zhǎng)寬均應(yīng)大于制樣模具的對(duì)角線長(zhǎng)度，凹槽內(nèi)部厚5mm，凹槽兩側(cè)凸起部分厚10mm，中部開(kāi)有用于與插片1配合且尺寸足夠大的豎直開(kāi)口9。

所述的下部定位組件3由左右兩個(gè)構(gòu)件組成，構(gòu)件設(shè)有左側(cè)凸起，右立方體構(gòu)件設(shè)有右側(cè)凸起，左右立方體構(gòu)件拼接即可形成凹槽，立方體構(gòu)件沿高度方向的中部位置對(duì)稱布置有兩個(gè)貫穿左右的水平配合孔6，用以穿插螺桿5。

所述的上部定位組件2由前后兩個(gè)立方體構(gòu)件組成，立方體構(gòu)件對(duì)稱布置有四個(gè)貫穿前后的水平配合孔6，用以穿插螺桿5，立方體構(gòu)件內(nèi)側(cè)壁布置有與插片配合的淺槽8。

所述的螺桿5長(zhǎng)度大于穿插孔6，直徑略小于穿插孔6，兩端開(kāi)設(shè)有足夠長(zhǎng)的螺紋段，用以與羊角螺母7配合。

實(shí)施例1：制備位置居中、寬為10mm的單條張開(kāi)節(jié)理。

按照前述要求制備裝置，底板1尺寸150mm×150mm×5mm，以上各部件尺寸與底板尺寸 嚴(yán)密配合；下部定位組件3厚50mm，上部定位組件2高100mm；插片長(zhǎng)300mm，寬10mm，厚1mm。按照相似材料要求配制出混凝土物理模型，裝填于內(nèi)部尺寸為10cm×10cm×10cm的鋼質(zhì)模具中，振動(dòng)密實(shí)，養(yǎng)護(hù)6h。

將插片1豎置于模具開(kāi)口面的中間位置，將底板4穿入插片1并平置于模具開(kāi)口面上；安裝下部定位組件3，確保插片1豎直并用三角板檢驗(yàn)，目測(cè)定位組件夾持面平行后，安裝螺桿并擰緊羊角螺母以緊固下部定位組件3；安裝上部定位組件2，目測(cè)定位組件夾持面平行，安裝螺桿并擰緊羊角螺母以緊固上部定位組件2；用小型榔頭連續(xù)豎向輕擊插片上端，直至插片深入式樣底部，節(jié)理貫通；取出裝置，拔出插片，人工節(jié)理制造完成。待混凝土終凝，拆模，測(cè)量底部裂縫位置，裂縫居中，幾乎無(wú)偏離。

實(shí)施例2：制備位置居中、寬為30mm的單條張開(kāi)節(jié)理。

取出實(shí)施例1所制模型，待其終凝，用鉛筆在預(yù)制節(jié)理對(duì)應(yīng)位置劃直線作為標(biāo)記，將普通鋼鋸條穿過(guò)節(jié)理裂隙，沿著直線標(biāo)記擴(kuò)展節(jié)理裂隙，形成位置居中、寬為30mm的單條張開(kāi)節(jié)理。

實(shí)施例3制備任意位置、任意方向、任意間距、任意尺寸、任意連通率、任意組合方式的階梯狀節(jié)理巖橋模型。

對(duì)制樣成型、尺寸符合要求的混凝土物理模型，養(yǎng)護(hù)6h后，按照實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求找準(zhǔn)階梯狀節(jié)理巖橋的布置位置并做好標(biāo)記，按照實(shí)施例1的方式插片，按照實(shí)施例2控制節(jié)理尺寸；重復(fù)上述操作，階梯狀節(jié)理巖橋制備完成，待式樣養(yǎng)護(hù)期滿，方可拆模取樣，測(cè)量底部裂縫位置，裂縫均無(wú)偏離，各節(jié)理的位置、方向、間距、尺寸、組合方式及式樣連通率均符合設(shè)計(jì)要求。