不锈钢板和中间间隔件在矩形模具中充当精确的结构模板，用于定义层状岩石试样的内部几何形状。在成型过程中物理插入这些组件，以创建具有精确尺寸的预制平行裂缝和双层界面。它们的主要作用是确保关键变量——特别是裂缝的宽度、长度和倾角——在多个测试样本中保持恒定且可重复。
通过标准化内部缺陷的物理特性，这些工具将天然随机的岩石缺陷转化为可控的工程变量。这种精度是进行断裂角度如何影响岩体结构破坏定量研究的前提。
为地质模型注入工程精度
定义一致的断裂几何形状
在岩石力学实验中，一致性至关重要。不锈钢板用于创建具有保证的一致宽度（例如，1.5 毫米）和特定长度的裂缝。
如果没有这些刚性模板，代表裂缝的空隙在材料固化过程中尺寸会有所不同。这种一致性确保了实验结果的任何差异都归因于测试条件，而不是试样构造中的不规则性。
控制倾角
间隔件的使用使研究人员能够以精确的角度定向不锈钢板。这种设置能够系统地改变断裂倾角，范围从 0° 到 90°。
这种控制允许对裂缝角度相对于载荷如何影响岩石稳定性进行全频谱分析。它将角度作为一个独立变量分离出来，将其与其他因素（如岩石成分或密度）区分开来。
创建双层界面
除了简单的裂缝，这些组件还有助于创建双层界面。它们在模具内物理地分隔不同层的类岩石材料。
这种结构模仿了天然层状岩石的复杂性，使研究人员能够研究裂缝如何在不同地质层之间的边界上传播。
实现定量分析
促进宏观研究
使用这些组件的最终目标是实现定量实验研究。通过固定缺陷的几何形状，研究人员可以精确测量损伤的累积方式。
这使得能够精确观察宏观断裂模式。研究人员可以明确地将特定的断裂角度与特定的破坏模式相关联，从而将研究从理论观察推向经验数据。
追踪渐进式损伤
由于试样的初始状态是已知且受控的，因此可以准确地监测渐进式损伤。
研究人员可以观察裂缝如何从预制尖端（由钢板定义）开始，并穿过材料传播。这提供了对层状岩体破坏演化力学的见解。
理解权衡
理想化与现实
虽然不锈钢板提供了出色的实验控制，但它们会产生“理想化”的裂缝。真实的岩石裂缝通常具有粗糙、不规则的表面，提供摩擦和互锁作用。
由光滑钢板产生的裂缝将是完全平坦光滑的。这可能导致比天然岩石中的摩擦系数低，从而可能影响从实验得出的剪切强度数据。
机械不连续性
将异物（钢材）插入类岩石材料中会产生尖锐的机械不连续性。
虽然这是模拟裂缝的预期目标，但必须小心确保钢板本身不会在留在原位时人为地加固试样，或者在取出时不会损坏周围材料。
为您的目标做出正确的选择
为了最大化您的实验设置的价值，请根据您的具体研究目标来调整间隔件的使用：
- 如果您的主要重点是可重复性：严格使用相同的板和间隔件可确保每个试样都具有相同的裂缝宽度（例如，1.5 毫米），从而最大程度地减少统计噪声。
- 如果您的主要重点是破坏模式分析：利用间隔件的全部调整范围，测试从 0° 到 90° 的倾角，因为这是宏观断裂模式的主要驱动因素。
最终，您的间隔件的精度决定了您数据的有效性；它们是简单混凝土块和科学上有价值的层状岩石模型之间的桥梁。
总结表：
| 组件 | 主要功能 | 实验价值 |
|---|---|---|
| 不锈钢板 | 定义裂缝宽度和长度 | 确保一致、可重复的缺陷尺寸 |
| 中间间隔件 | 控制倾角（0°–90°） | 将角度作为应力测试的可控变量进行分离 |
| 模板组件 | 创建双层界面 | 模仿复杂的天然层状岩石结构 |
| 刚性插入件 | 标准化内部几何形状 | 将随机缺陷转化为可测量的工程变量 |
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参考文献
- Jun Hu, Xu Liu. Mechanical properties and acoustic emission characteristics of two dissimilar layers of rock-like specimens with prefabricated parallel fissures. DOI: 10.1007/s40948-024-00755-z
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
