CN102491689B - 一种含随机多裂纹体的类岩石材料试件的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种随机多裂纹体的类岩石材料试件的制备方法,其步骤为:1)将水泥、砂、水、外加剂,按一定重量配比制成水泥砂浆;2)将水泥砂浆倒入模具中振动后刮平水泥砂浆表面;3)水泥砂浆初凝前,将裂纹分布图纸平铺于水泥砂浆表面,用不同长度金属薄片刺穿图纸上裂纹线段,垂直插入水泥砂浆中;4)连同模具一起放入养护箱内养护12小时,将金属薄薄片拔出;5)将拔出金属薄片的水泥砂浆放入养护箱内养护7天;6)将养护好的试件取出,置于室温下,脱模,风干,用灌浆树脂胶将随机裂纹粘贴在一起,即制得含随机多裂纹体的类岩石材料试件。本发明方法简便,成本低廉,为研究随机裂纹分布的类岩石材料的强度特性提供了重要手段。
Description
技术领域
本发明涉及一种含随机多裂纹体的类岩石材料试件的制备方法。
背景技术
岩体中的裂隙发育程度是决定岩体工程性质的一个重要因素。同样矿物组分条件下,完整新鲜的岩块与裂隙发育的岩体相比,其物理力学性质是截然不同的。由于岩体中裂隙的存在,使其抗拉和抗剪强度显著降低,在拉张和剪切力作用下,岩体完整性很容易被破坏;岩体中裂隙面相互交切,满足一定几何关系条件下,岩体中的结构面,除了确定性的规模较大的断层、层面外,还包含着成千上万的节理与裂隙,这些微小的结构面严重地影响着岩体的力学特征。
为了模拟岩石这种脆性材料在加载作用下的变形和强度特性, 通常采用类岩石材料, 如石膏、水泥砂浆等与其它混合料按一定比例配制来模拟岩石, 这些材料除了能与岩石满足一定的相似准则外, 它们也通常具有与岩石材料相似的两个重要特性:脆性特性和剪胀特性。因此被广泛应用于模型试验中。在模型试验中, 广泛采用的模拟节理的方法已很成熟,通常有掺人裂纹片(云母片、纸片、聚合物薄片、肥皂)预埋金属条或聚合物薄条(待模型快凝固时抽出)通过抽条形成的裂隙来模拟节理。
目前的类岩石材料模型试件均是模拟非贯通节理裂隙,对于含随机分布的贯通裂纹的类岩石材料模型还未见报道。真实岩体工程中,岩石节理裂隙的分布是复杂的、随机的,裂隙之间相互贯通,具有不确定性,为较真实反映裂隙岩体的力学性质,设计随机分布的贯通裂纹的类岩石材料模型具有重要的意义。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提供一种含随机多裂纹体的类岩石材料试件的制备方法,其通过电脑设计随机岩体裂纹,并将随机裂纹分布在的类岩石材料上,其方法简便,成本低廉,为研究随机裂纹分布的类岩石材料的强度特性提供了重要手段。
本发明采用的技术方案是:一种含随机多裂纹体的类岩石材料试件的制备方法,其步骤为:
1)水泥30%~35%,砂55%~60%,水5%~10%,外加剂1%~5%,按照上述重量配比将材料置入搅拌器中搅拌均匀制成水泥砂浆;
2)将水泥砂浆倒入模具中,振动3~5分钟,然后刮平水泥砂浆表面;
3)在水泥砂浆初凝前,将裂纹分布图纸平铺于水泥砂浆表面,用不同长度金属薄片刺穿图纸上裂纹线段,垂直插入水泥砂浆中,在水泥砂浆内形成穿透型随机分布的裂纹;,
4)将含金属薄片的水泥砂浆连同模具一起放入养护箱内,温度设置为30~50℃,养护12小时,将金属薄薄片拔出;
5)将拔出金属薄片的水泥砂浆再次放入养护箱内,温度设置为30~50℃,养护7天;
6)将养护好的试件取出,置于室温下,脱模,进行试件风干10天后,用灌浆树脂胶将随机裂纹粘贴在一起,形成灌浆树脂胶缝,即制得含随机多裂纹体的类岩石材料试件。
步骤1)中所述材料重量配比优选方案为:水泥占33%,砂占55%,水占10%,外加剂占2% 。
步骤1)中所述外加剂为奈系高效减水剂和早强剂,其两者的重量比为1:0.5。
步骤4)中所述金属薄片厚度为0.5~1.5mm。
步骤1)中所述砂,其粒径小于5mm。
步骤4)和步骤5)中所述养护箱为JYF-96系列混凝土加速养护箱,步骤6)中所述灌浆树脂胶为AJ401灌浆树脂。
本发明的有益效果在于:通过将不同岩体裂纹统计数据输入计算机,可得到不同随机裂纹分布,通过用AJ401灌浆树脂胶将各水泥砂浆试块粘贴,模拟岩石节理的粘聚力和内摩擦效应,为研究随机裂纹分布的类岩石材料的强度特性提供了重要手段,其方法简便,成本低廉,可根据情况制定随机裂纹。
附图说明
图1是随机多裂纹体分布的图纸示意图。
图2是含随机多裂纹体的类岩石材料的示意图。
图中:1、图纸,2、裂纹,3、类岩石材料试件,4、灌浆树脂胶缝。
具体实施方式
实施例1
本发明提供一种含随机多裂纹体的类岩石材料试件的制备方法,该方法的思路是采用水泥砂浆为模拟材料,将随机多裂纹体预制于水泥砂浆中,通过灌浆树脂胶将各裂纹粘贴形成随机多裂纹体的类岩石材料。
其具体的实施步骤为:
如图1所示,通过计算机编程在打印机上输出随机多裂纹体分布图纸1,图纸1上分布有随机的裂纹2。
(1)水泥33%,砂55%,水10%,外加剂2%,按照上述重量配比将材料置入搅拌器中均匀3-5分钟,制成水泥砂,其中外加剂为奈系高效减水剂和早强剂,其两者的重量比为1:0.5,所用砂的粒径小于5mm。
(2)将水泥砂浆倒入模具中,振动3~5分钟,然后刮平水泥砂浆表面。
(3)在水泥砂浆初凝前,将裂纹分布图纸平铺于水泥砂浆表面,用不同长度的金属薄片,厚度在0.5~1.5mm,刺穿图纸上的裂纹2线段,泥砂浆内形成穿透型随机分布的裂纹。
(4)将含金属薄片的水泥砂浆连同模具一起放入JYF-96系列混凝土加速养护箱内,温度设置为30℃,养护12小时,将金属薄薄片拔出。
(5)将拔出金属薄片的水泥砂浆再次放入养护箱内,温度设置为30℃,养护7天。
(6)将养护好的试件取出,置于室温下,脱模,进行试件风干10天后,如图2所示,用AJ401灌浆树脂胶将随机裂纹粘贴在一起,形成灌浆树脂胶缝4,此时含随机多裂纹体的类岩石材料试件3即制备好了。
实施例2
本实施例与实施例1所不同之处在于:步骤(1)中置入搅拌器中的材料重量配比不同,其为水泥30%,砂60%,水5%,外加剂5%;其次步骤(4)与步骤(5)中养护箱温度设定为50℃,其余内容与实施例1一致。
实施例3
本实施例与实施例1所不同之处在于:步骤(3)中置入搅拌器中的材料重量配比不同,其为水泥35%,砂56%,水8%,外加剂1%;其次步骤(4)中养护箱温度设定为40℃,步骤(5)中养护箱温度设定为45℃,其余内容与实施例1一致。
Claims (1)
1.一种含随机多裂纹体的类岩石材料试件的制备方法,是采用水泥砂浆为模拟材料,将随机多裂纹体预制于水泥砂浆中,通过灌浆树脂胶将各裂纹粘贴形成随机多裂纹体的类岩石材料;
其具体的实施步骤为:
通过计算机编程在打印机上输出随机多裂纹体分布图纸(1),图纸(1)上分布有随机的裂纹(2);
步骤(1)、水泥33%,砂55%,水10%,外加剂2%,按照重量配比将材料置入搅拌器中均匀3-5分钟,制成水泥砂,其中外加剂为萘系高效减水剂和早强剂,其两者的重量比为1:0.5,所用砂的粒径小于5mm;
步骤(2)、将水泥砂浆倒入模具中,振动3~5分钟,然后刮平水泥砂浆表面;
步骤(3)、在水泥砂浆初凝前,将裂纹分布图纸(1)平铺于水泥砂浆表面,用不同长度的金属薄片,厚度在0.5~1.5mm,刺穿图纸(1)上的裂纹(2)线段,泥砂浆内形成穿透型随机分布的裂纹;
步骤(4)、将含金属薄片的水泥砂浆连同模具一起放入JYF-96系列混凝土加速养护箱内,温度设置为30℃,养护12小时,将金属薄片拔出;
步骤(5)、将拔出金属薄片的水泥砂浆再次放入养护箱内,温度设置为30℃,养护7天;
步骤(6)、将养护好的试件取出,置于室温下,脱模,进行试件风干10天后;用AJ401灌浆树脂胶将随机裂纹粘贴在一起,形成灌浆树脂胶缝(4),得到含随机多裂纹体的类岩石材料试件(3)。
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