(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210952143.7 (22)申请日 2022.08.09 (71)申请人 中国地震局地质研究所 地址 100029 北京市朝阳区华 严里甲1号 (72)发明人 陈东辉　袁仁茂　 (74)专利代理 机构 北京市恒有知识产权代理事 务所(普通 合伙) 11576 专利代理师 刘伟冲　赵薇 (51)Int.Cl. G01N 1/28(2006.01) (54)发明名称 制备含复杂断续裂隙的直剪试验类岩石岩 样模具及方法 (57)摘要 本发明涉及岩体力学及岩体物理仿真模拟 技术领域， 尤其涉及一种制备含复杂断续裂隙的 直剪试验类岩石岩样模具及方法， 旨在解决类岩 石岩样裂隙位置、 倾角、 张开度、 宽度等几何特征 难以准确控制的问题。 本发明提供的模具包括模 具主体、 控制台和钢片组件； 模具主体设置有上 端开口的容纳空间； 控制台安装于模 具主体的侧 壁， 可绕垂直于模具主体的侧壁的方向旋转； 控 制台包括倾角固定杆， 倾角固定杆可摆动并卡接 于模具主体的侧壁； 钢片组件包括钢片和钢套， 钢套插装于控制台， 钢片插装于钢套和容纳空 间。 通过旋转控制台和更换钢片可精确控制裂隙 的倾角、 张开度和宽度； 通过控制台位置的设置， 可精确控制裂隙的位置， 从而提高试验结果的可 靠性。 权利要求书2页 说明书7页 附图7页 CN 115184117 A 2022.10.14 CN 115184117 A 1.一种制备含复杂断续裂隙的直剪试验类岩石岩样模具， 其特征在于， 包括模具主体 (100)、 控制台(20 0)和钢片组件(3 00)； 所述模具主体(10 0)设置有上端开口 的容纳空间(a)； 所述控制台(200)安装于所述模具主体(100)的侧壁， 配置为可绕垂直于所述模具主体 (100)的侧壁的方向旋转； 所述控制台(20 0)包括倾角固定杆(240)； 所述倾角固定杆(240)配置为可沿垂直于所述模具主体(100)的侧壁的方向摆动并可 卡接于所述模具主体(10 0)的侧壁； 所述钢片组件(300)包括钢片(310)和钢套(320)， 所述钢套(320)插装于所述控制 台 (200)， 所述钢片(310)插 装于所述钢套(320)和所述 容纳空间(a)。 2.根据权利要求1所述的制备含复杂断续裂隙的直剪试验类岩石岩样模具， 其特征在 于， 所述控制台(200)还包括外旋转盘(210)， 所述外旋转盘(210)插装于所述模具主体 (100)的侧壁的外侧， 配置为可绕自身轴线旋转； 所述外旋转盘(210)上开设有第一通孔(211)， 所述钢套(320)插装于所述第一通孔 (211)； 所述外旋转盘(210)与所述倾角固定杆(240)铰接， 所述倾角固定杆(240)配置为可沿 所述外旋转盘(210)的轴线方向摆动。 3.根据权利要求2所述的制备含复杂断续裂隙的直剪试验类岩石岩样模具， 其特征在 于， 所述控制台(200)还包括内旋转盘(220)， 所述内旋转盘(220)插装于所述所述模具主体 (100)的侧壁的内侧； 所述内旋转盘(2 20)与所述外 旋转盘(210)同轴设置； 所述内旋转盘(220)上开设有第二通孔(221)， 所述钢套(320)插装于所述第二通孔 (221)； 所述第二 通孔(221)与所述第一 通孔(211)的大小、 形状相同。 4.根据权利要求3所述的制备含复杂断续裂隙的直剪试验类岩石岩样模具， 其特征在 于， 所述外旋转盘(210)上设置有圆盘定位销(212)， 所述内旋转盘(220)上设置有圆盘定位 孔(222)； 所述圆盘定位销(212)插 装于所述圆盘定位 孔(222)。 5.根据权利要求4所述的制备含复杂断续裂隙的直剪试验类岩石岩样模具， 其特征在 于， 所述控制台(20 0)还包括旋转手柄(23 0)； 所述旋转手柄(23 0)设置于所述外 旋转盘(210)背离所述内旋转盘(2 20)的一侧； 所述旋转手柄(230)上开设有第三通孔(231)， 所述钢套(320)插装于所述第三通孔 (231)。 6.根据权利要求5所述的制备含复杂断续裂隙的直剪试验类岩石岩样模具， 其特征在 于， 所述旋转手柄(23 0)上开设有第一螺纹孔； 螺栓螺接于所述第一螺纹孔， 并在穿过 所述钢套(320)后抵 接于所述钢片(310)。 7.根据权利要求6所述的制备含复杂断续裂隙的直剪试验类岩石岩样模具， 其特征在 于， 所述模具主体(10 0)包括底座(1 10)和L形侧板(120)； 两个所述 L形侧板(120)围成矩形框， 所述底座(1 10)连接于所述矩形框的下侧；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115184117 A 2所述底座(1 10)上开设有第四通 孔(b)， 所述第四通 孔(b)与所述 容纳空间(a)连通。 8.根据权利要求7所述的制备含复杂断续裂隙的直剪试验类岩石岩样模具， 其特征在 于， 所述L形侧板(120)上开设有第五通孔(c)， 所述外旋转盘(210)和所述内旋转盘(220)插 装于所述第五通 孔(c)； 所述第五通孔(c)的内壁设置有圆环凸台(d)， 所述外旋转盘(210)和所述内旋转盘 (220)分别抵 接于所述圆环凸台(d)。 9.根据权利要求8所述的制备含复杂断续裂隙的直剪试验类岩石岩样模具， 其特征在 于， 所述L形侧板(120)上开设有倾角定位孔(e)， 至少两个所述倾角定位孔(e)绕所述第五 通孔(c)的轴线布置； 所述倾角固定杆(240)一端可插 装于所述 倾角定位 孔(e)。 10.一种制备含 复杂断续裂隙的直剪试验类岩石岩样模具的方法， 基于权利要求9所述 的制备含复杂断续裂隙的直剪试验类岩石岩 样模具， 其特 征在于， 包括下步骤： 确定参数： 根据室内直剪试验的目的设计室内直剪试验方案， 确定待制类岩石岩样中 包含的裂隙条 数、 张开度、 宽度、 倾角； 制作所述模具主体(100)： 根据直剪仪器中直剪盒的规格和要求， 确定所使用模具的 长、 宽、 高， 加工制作所述模具主体(10 0)； 安装所述控制台(20 0)： 按照室内直剪试验方案， 安装所述控制台(20 0)； 组装所述钢片组件(300)： 根据室内直剪试验方案选择相应厚度、 宽度和长度的所述钢 片(310)和对应的输送钢套(320)； 向所述控制台(200)中插入所述钢套(320)后再向所述钢 套(320)中插入所述钢片(310)， 向所述第一螺纹孔中拧入螺栓， 防止所述钢片组件(300)在 后续浇筑和振捣中产生错动； 然后转动所述旋转手柄(230)使 得所述钢片(310)达到所需的 倾角， 将所述 倾角固定杆(240)插 入到所述 倾角定位 孔(e)中； 涂抹润滑剂： 在试验开始前， 在所述容纳空间(a)的内壁和所述钢片(310)的表面涂抹 一层润滑剂； 制备类岩石岩样： 按照试验设计的质量配比， 分别对石膏粉、 石英砂和水进行称重， 混 合并充分搅拌均匀， 倒入备好的模具中捣实； 取出类岩石岩样： 将制备的类岩石岩样在 室温条件下静置， 待类岩石岩样初凝后， 用钳 子夹紧所述钢片(310)的端部， 将所述钢片(310)从类岩石岩样内抽出， 然后用脱模枪通过 所述第四通 孔(b)将类岩石岩 样推出； 制备其他类岩石岩样： 根据直剪试验方案， 重复所述组装所述钢片组件(300)步骤到所 述取出类岩石岩 样步骤， 以制备含 任意倾角、 不同张开度和宽度的裂隙的类岩石岩 样； 类岩石岩样养护： 将制备完成的类岩石岩样在室温条件下进行养护， 待类岩石岩样完 全凝固后， 即可进行后续的直剪试验。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115184117 A 3