一種還原張拉劈裂產生的圍巖-襯砌接觸面的裝置及方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種還原張拉劈裂產生的圍巖?襯砌接觸面的裝置，包括底板，底板上設置有方框模具，方框模具包括豎直設置在底板上的左側板、右側板、前面板和后面板，方框模具內設置有圍巖?襯砌接觸面模型，左側板上開設有若干個左側板螺紋孔，右側板上開設有若干個右側板螺紋孔，左側固定螺栓的螺紋端擰入左側板螺紋孔并與圍巖?襯砌接觸面模型一面相抵，右側固定螺栓的螺紋端擰入右側板螺紋孔并與圍巖?襯砌接觸面模型另一面相抵。還公開了一種還原張拉劈裂產生的圍巖?襯砌接觸面的方法，可用于制備含圍巖?襯砌接觸面試樣；通過長度刻度和角度刻度，調整圍巖?襯砌接觸面模型的位置和角度，從而實現不同傾角和不同厚度接觸面的制樣。

【技術實現步驟摘要】
一種還原張拉劈裂產生的圍巖-襯砌接觸面的裝置及方法
本專利技術屬于巖土實驗裝置領域，具體涉及一種還原張拉劈裂產生的圍巖-襯砌接觸面的裝置，還涉及一種還原張拉劈裂產生的圍巖-襯砌接觸面的方法。
技術介紹
當前隧洞開挖多采用鉆爆法施工，爆破所發射的應力波產生徑向裂隙，這些裂隙會優先平行于局部應力場主應力的方向傳播，即環向，這樣就在相鄰炮孔中間形成了巖體劈裂面，一般在爆破施工完成后，即進行噴射混凝土支護，巖體劈裂面邊演化為了圍巖-襯砌接觸面，與研究巖體結構面類似，研究因鉆爆法施工形成的圍巖-襯砌接觸面也具有重要意義，這是研究圍巖與襯砌接觸作用的一個突破口。研究圍巖與襯砌相互作用時，接觸作用是一個重要方面，而圍巖與襯砌之間的接觸面是發生接觸作用的主要載體。已有研究表明，圍巖-襯砌接觸面的力學性質不僅與其兩側巖體和混凝土有關，還與接觸面的表面形態密切相關，要研究圍巖-襯砌接觸面的力學行為、獲取相關力學參數、研究幾何形貌與力學性質之間的關系，就要展開大量不同表面形態的圍巖-襯砌接觸面剪切試驗。但目前在現場采樣和室內還原圍巖-襯砌接觸面上還存在以下困難：1、現場獲取真實接觸面試樣存在困難，尤其是采用鉆爆法施工后形成的劈裂面，因為需要及時支護，所以在形成之際便被混凝土層覆蓋，不易取得劈裂面試樣；2、“真實接觸面試驗的不可重復性”。即使在現場取到了真實接觸面試樣，用其進行室內壓縮或剪切試驗，試驗后接觸面當即破壞，不可重塑，換一組接觸面進行試驗，又因每組接觸面試樣表面形態不一，導致試驗結果不同，因此存在室內試驗不可重復的問題；3、“規則角度模擬不能反映真實形貌特征”，為了解決上述兩個問題，眾多學者研究制作了“標準角度接觸面”。這一制作圍巖-襯砌接觸面的方法是在一塊鋼板上切割出鋸齒狀的規則角度，通常有30°、45°、60°等，然后在制作的接觸面鋼板模型一側（單面鋸齒）或兩側（雙面鋸齒）澆筑混凝土或相似材料來制備用于室內試驗的圍巖-襯砌接觸面試樣。但是這些設定的規則角度并不能反映真實接觸面的幾何特征，只是一種變相的等效和代替，與凹凸不平的接觸面真實狀態不僅是幾何形貌上存在差異，也在力學行為上有著較大距離。4、圍巖-襯砌接觸面因受外力作用而產生響應，外力作用的方向并不是一定是平行于接觸面的，且作用在接觸面兩側圍巖和襯砌上的外力大小也會存在差異，因此在室內模擬試驗時，需要在接觸面兩側巖石上施加大小不同的作用力，而這在現有方法中是不常見的，因力的作用是相互的，接觸面兩側施加大小不同的作用力不易實現。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服現有技術存在的不足，提供了一種還原張拉劈裂產生的圍巖-襯砌接觸面的裝置，還提供一種還原張拉劈裂產生的圍巖-襯砌接觸面的方法。解決了針對接觸面剪切試驗不可重復的問題，便于接觸面的剪切試驗研究。本專利技術的上述目的通過以下技術方案實現：一種還原張拉劈裂產生的圍巖-襯砌接觸面的裝置，包括底板，底板上設置有方框模具，方框模具包括豎直設置在底板上的左側板、右側板、前面板和后面板，方框模具內設置有圍巖-襯砌接觸面模型，左側板上開設有若干個左側板螺紋孔，右側板上開設有若干個右側板螺紋孔，左側固定螺栓的螺紋端擰入左側板螺紋孔并與圍巖-襯砌接觸面模型一面相抵，右側固定螺栓的螺紋端擰入右側板螺紋孔并與圍巖-襯砌接觸面模型另一面相抵。如上所述的左側固定螺栓和右側固定螺栓的螺紋端上均套設有配套螺母。如上所述的后面板頂部沿左側板至右側板的方向設置有長度刻度。如上所述的圍巖-襯砌接觸面模型的側部開設有調角孔，后面板上開設有與調角孔位置相對應的調角開關預留孔，后面板上以調角開關預留孔為旋轉圓心設置有角度刻度，調角開關整體呈L型，調角開關一端為插入端，另一端為指示端，調角開關的插入端貫穿調角開關預留孔后插緊在調角孔中。如上所述的左側板螺紋孔和右側板螺紋孔錯開分布。一種還原張拉劈裂產生的圍巖-襯砌接觸面的方法，包括以下步驟：步驟1、將左側板、右側板、前面板和后面板固定在底板上，左側板、右側板、前面板和后面板圍成方框模具，將圍巖-襯砌接觸面模型放置在方框模具中，步驟2、將左側固定螺栓的螺紋端擰入到左側板螺紋孔中并與圍巖-襯砌接觸面模型一面相抵，將右側固定螺栓的螺紋端擰入到右側板螺紋孔中并與圍巖-襯砌接觸面模型另一面相抵，擰緊配套螺母，步驟3、在方框模具中的圍巖-襯砌接觸面模型兩側面填入模擬填充料，進行人工插搗模擬填充料或采用機器振搗使模擬填充料密實，養護兩天后拆開方框模具，取出圍巖-襯砌接觸面模型，獲得左側試樣和右側試樣，將左側試樣和右側試樣合二為一得到試樣。一種還原張拉劈裂產生的圍巖-襯砌接觸面的方法，包括以下步驟：步驟1、將左側板、右側板、前面板和后面板固定在底板上，左側板、右側板、前面板和后面板圍成方框模具，將圍巖-襯砌接觸面模型放置在方框模具中，步驟2、將左側固定螺栓的螺紋端擰入到左側板螺紋孔中并與圍巖-襯砌接觸面模型一面相抵，將右側固定螺栓的螺紋端擰入到右側板螺紋孔中并與圍巖-襯砌接觸面模型另一面相抵，將調角開關的插入端貫穿調角開關預留孔后插緊在調角孔中，調整圍巖-襯砌接觸面模型的旋轉角度同時調整左側固定螺栓的擰入深度和右側固定螺栓的擰入深度，使得左側固定螺栓和右側固定螺栓始終與圍巖-襯砌接觸面模型的兩面相抵，圍巖-襯砌接觸面模型旋轉至設定旋轉角度后，擰緊配套螺母，步驟3、在方框模具中的圍巖-襯砌接觸面模型兩側面填入模擬填充料，進行人工插搗模擬填充料或采用機器振搗使模擬填充料密實，養護兩天后拆開方框模具，取出圍巖-襯砌接觸面模型，獲得左側試樣和右側試樣，將左側試樣和右側試樣合二為一得到試樣。一種還原張拉劈裂產生的圍巖-襯砌接觸面的方法，包括以下步驟：步驟1、將左側板、右側板、前面板和后面板固定在底板上，左側板、右側板、前面板和后面板圍成方框模具，將圍巖-襯砌接觸面模型放置在方框模具中，沿長度刻度調整圍巖-襯砌接觸面模型的位置，步驟2、將左側固定螺栓的螺紋端擰入到左側板螺紋孔中并與圍巖-襯砌接觸面模型一面相抵，將右側固定螺栓的螺紋端擰入到右側板螺紋孔中并與圍巖-襯砌接觸面模型另一面相抵，擰緊配套螺母，步驟3、在方框模具中的圍巖-襯砌接觸面模型兩側面填入模擬填充料，進行人工插搗模擬填充料或采用機器振搗使模擬填充料密實，養護兩天后拆開方框模具，取出圍巖-襯砌接觸面模型，獲得左側試樣和右側試樣，將左側試樣和右側試樣合二為一得到試樣。本專利技術相對于現有技術具有以下有益效果：1、可用于制備含圍巖-襯砌接觸面試樣；2、通過長度刻度和角度刻度，調整圍巖-襯砌接觸面模型的位置和角度，從而實現不同傾角和不同厚度接觸面的制樣。附圖說明圖1為圍巖-襯砌接觸面模型的實體模型示意圖；圖2為本專利技術的俯視結構示意圖；圖3為本專利技術的側視結構示意圖；圖4為左側板螺紋孔和右側板螺紋孔的布置示意圖；圖5為實施例2的圍巖-襯砌接觸面模型的調整示意圖；圖6為實施例3的圍巖-襯砌接觸面模型的調整示意圖。其中：1-圍巖-襯砌接觸面模型；2-前面板；3-后面板；4-左側板；5-右側板；6-底板；7-組裝螺絲；8-調角開關；9-長度刻度；10-角度刻度；1101-左側固定螺栓；1102-右側固定螺栓；12-配套螺母；13-調角開關預留孔；1401-左側板螺紋孔；1402-右側板本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種還原張拉劈裂產生的圍巖?襯砌接觸面的裝置，包括底板（6），其特征在于，底板（6）上設置有方框模具，方框模具包括豎直設置在底板（6）上的左側板（4）、右側板（5）、前面板（2）和后面板（3），方框模具內設置有圍巖?襯砌接觸面模型（1），左側板（4）上開設有若干個左側板螺紋孔（1401），右側板（5）上開設有若干個右側板螺紋孔（1402），左側固定螺栓（1101）的螺紋端擰入左側板螺紋孔（1401）并與圍巖?襯砌接觸面模型（1）一面相抵，右側固定螺栓（1102）的螺紋端擰入右側板螺紋孔（1402）并與圍巖?襯砌接觸面模型（1）另一面相抵。

【技術特征摘要】
1.一種還原張拉劈裂產生的圍巖-襯砌接觸面的裝置，包括底板（6），其特征在于，底板（6）上設置有方框模具，方框模具包括豎直設置在底板（6）上的左側板（4）、右側板（5）、前面板（2）和后面板（3），方框模具內設置有圍巖-襯砌接觸面模型（1），左側板（4）上開設有若干個左側板螺紋孔（1401），右側板（5）上開設有若干個右側板螺紋孔（1402），左側固定螺栓（1101）的螺紋端擰入左側板螺紋孔（1401）并與圍巖-襯砌接觸面模型（1）一面相抵，右側固定螺栓（1102）的螺紋端擰入右側板螺紋孔（1402）并與圍巖-襯砌接觸面模型（1）另一面相抵。2.根據權利要求1所述的一種還原張拉劈裂產生的圍巖-襯砌接觸面的裝置，其特征在于，所述的左側固定螺栓（1101）和右側固定螺栓（1102）的螺紋端上均套設有配套螺母（12）。3.根據權利要求2所述的一種還原張拉劈裂產生的圍巖-襯砌接觸面的裝置，其特征在于，所述的后面板（3）頂部沿左側板（4）至右側板（5）的方向設置有長度刻度（9）。4.根據權利要求3所述的一種還原張拉劈裂產生的圍巖-襯砌接觸面的裝置，其特征在于，所述的圍巖-襯砌接觸面模型（1）的側部開設有調角孔，后面板（3）上開設有與調角孔位置相對應的調角開關預留孔（13），后面板（3）上以調角開關預留孔（13）為旋轉圓心設置有角度刻度（10），調角開關（8）整體呈L型，調角開關（8）一端為插入端，另一端為指示端，調角開關（8）的插入端貫穿調角開關預留孔（13）后插緊在調角孔中。5.根據權利要求4所述的一種還原張拉劈裂產生的圍巖-襯砌接觸面的裝置，其特征在于，所述的左側板螺紋孔（1401）和右側板螺紋孔（1402）錯開分布。6.一種還原張拉劈裂產生的圍巖-襯砌接觸面的方法，利用權利要求4所述的還原張拉劈裂產生的圍巖-襯砌接觸面的裝置，其特征在于，包括以下步驟：步驟1、將左側板（4）、右側板（5）、前面板（2）和后面板（3）固定在底板（6）上，左側板（4）、右側板（5）、前面板（2）和后面板（3）圍成方框模具，將圍巖-襯砌接觸面模型（1）放置在方框模具中，步驟2、將左側固定螺栓（1101）的螺紋端擰入到左側板螺紋孔（1401）中并與圍巖-襯砌接觸面模型（1）一面相抵，將右側固定螺栓（1102）的螺紋端擰入到右側板螺紋孔（1402）中并與圍巖-襯砌接觸面模型（1）另一面相抵，擰緊配套螺母（12），步驟3、在方框模具中的圍巖-襯砌接觸面模型（1）兩側面填入模擬填充料，進行人工插搗模擬填充料或采用機器振搗使模擬填充料密實，養護...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張茂礎，崔臻，盛謙，周光新，馬亞麗娜，梅賢丞，
申請(專利權)人：中國科學院武漢巖土力學研究所，
類型：發明
國別省市：湖北,42