一种具有多种侧限约束形式的一体化结构面试样制作方法
成果类型:: 发明专利
发布时间: 2022-11-07 17:19:55
一种含有软弱夹层且具有多种侧限约束形式的一体化结构面试样的制作方法,包括如下步骤:(1)选择结构面面板形态;(2)放置底板;(3)安装左前侧板、左后侧板、右前侧板和右后侧板;(4)安装左侧板和右侧板;(5)安装底部伸缩板;(6)安装侧部伸缩板;(7)安装顶部伸缩板;(8)安装左侧结构面面板和右侧结构面面板;(9)涂脱模剂;(10)浇筑试样材料;(11)试样振捣密实;(12)拆除结构面面板;(13)浇筑软弱夹层材料;(14)软弱夹层振捣密实;(15)拆模;(16)养护。本发明能解决软弱夹层的铺设困难以及软弱夹层多种侧限约束的难题,在直剪试验过程中能够实现先法向加载再水平向加载的试验条件。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种含有软弱夹层且具有多种侧限约束形式的一体化结构面试样的制作方法,包括如下步骤:(1)选择结构面面板形态,根据试验测试要求,选择相应结构面面板形貌;(2)底板放置,将底板放置于找平的地面上;(3)左前侧板、左后侧板、右前侧板和右后侧板的安装,将四块侧板分别放置在底板两侧的凹槽内,将四块侧板固定在底板上;(4)左侧板和右侧板的安装,将左侧板与左前侧板、左后侧板和底板相固定,将右侧板与右前侧板、右后侧板和底板相固定;(5)底部伸缩板的安装,将底部伸缩板滑块滑到顶端,即将底部伸缩板滑块滑到最大距离,将其进行固定,然后将底部伸缩板放入底板上部的凹槽内,并在底部伸缩板滑块滑出之后的空隙处放置填充块,然后在底部伸缩板滑块和填充块表面上铺上一层隔离膜,防止底部伸缩板与填充块与试样浇筑杂一起,达到隔离的效果;(6)侧部伸缩板的安装,将侧部伸缩板放置在底板两侧的凹槽内,且通过侧部伸缩板定位孔与右前侧板和右后侧板的侧部伸缩板定位柱相连接,达到固定侧部伸缩板的作用,接着将侧部伸缩板滑块滑到顶端,即将侧部伸缩板滑块滑到最大距离,将其进行固定。
结构面对工程中岩体稳定性有着控制性的影响,尤其是含有软弱夹层的软弱结构面。软弱结构面是岩体中具有一定厚度的软弱带,与相邻两侧的岩体相比具有高压缩、低强度等特征,其通常控制着岩体的变形及稳定性。在实际的工程项目中,往往是由于软弱夹层的存在导致事故频发,造成了严重的生命财产损失,因此,通过直剪试验获得含软弱夹层结构面力学特性研究就显得尤为重要。
工程中含有软弱夹层的结构面分为法向加载和切向加载,分别对应于不同的侧限约束条件。法向加载条件下可以有5种侧限约束形式:1) 四侧全侧限约束,限制软弱夹层的挤出;2)四侧全自由,可以让软弱夹层自由挤出;3)三侧全侧限约束,一侧自由,允许软弱夹层从一侧挤出;4)二侧全侧限约束,二侧自由,允许软弱夹层从自由侧挤出; 5)一侧全侧限限约束,三侧自由,允许软弱夹层从三侧自由侧挤出。在切向加载条件下,由于剪切方向要发生位移,需要在剪切方向无约束,为自由边界条件,在与剪切方向相垂直的方向也有3种侧限约束形式:1)二侧全侧限约束,限制软弱夹层的在这两侧挤出;2)二侧全自由,可以让软弱夹层自由挤出;3)一侧全侧限约束,一侧自由,允许软弱夹层从一侧自由侧挤出。为了获得与现场相一致的含有软弱夹层岩体结构面试样,在室内试样制作时需要有以下不但需要与现场相一致的软弱夹层约束条件,且能实现试样先法向压缩后水平向剪切的试验条件。而通常室内含有软弱夹层岩体结构面试样制作步骤是先制作出岩体结构面模型试样,然后再进行软弱夹层的铺设,在制作过程中不但存在夹层铺设困难的问题,而且软弱夹层的约束方式常采用蜡封法,难以与现场的约束条件相一致,且法向压缩过程和水平向剪切过程中软弱夹层难以保持与现场相一致的约束状态。
罗战友,男,1974年12月出生。博士后、二级教授、硕士生导师。享受国务院政府特殊津贴,入选教育部新世纪优秀人才支持计划,浙江省中青年突出贡献专家,浙江省新世纪151人才重点层次和第一层次,浙江省高校中青年学科带头人,浙江省优秀博士后,浙江省首届“十佳”青年教师。国家自然科学基金评委,浙江省岩土力学与工程学会副理事长兼秘书长。省级土木工程一流学科及硕士学位点的负责人。主要从事隧道工程、城市地铁及地下空间开发技术、岩土工程等方面的教学科研等工作。主持和承担纵向科研项目20余项,其中:国家重大仪器专项1项、国家自然科学基金4项,中国博士后基金1项,省部级基金6项。在国内外学术期刊上发表论文100余篇,授权发明专利60余项。获国家科技发明奖二等奖1项,省部级奖励15项。
本发明的有益效果主要表现在:
(1)能够针对不同的结构面选择所需要的结构面形态来完成结构面模型的制作;
(2)模型试样与软弱夹层共同在模具中制作成型,实现模型试样制作与软弱夹层制作一体化;
(3)结构面模型试样在法向加载和切向加载下能实现多种不同的侧限约束条件。法向加载条件下可以实现5种侧限约束形式:1)四侧全侧限约束,限制软弱夹层的挤出;2)四侧全自由,可以让软弱夹层自由挤出;3)三侧全侧限约束,一侧自由,允许软弱夹层从一侧挤出; 4)二侧全侧限约束,二侧自由,允许软弱夹层从自由侧挤出;5)一侧全侧限约束,三侧自由,允许软弱夹层从三侧自由侧挤出。在切向加载条件下,由于剪切方向要发生位移,需要在剪切方向无约束,为自由边界条件,在与剪切方向相垂直的方向也可实现3种侧限约束形式:1)二侧全侧限约束,限制软弱夹层的挤出;2)二侧全自由,可以让软弱夹层自由挤出;3)一侧全侧限约束,一侧自由,允许软弱夹层从一侧自由侧挤出。
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