CN107782578B - 一种含错动带岩体的原位取样方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含错动带岩体的原位取样方法，具体步骤如下：在已选好的取样地段由石工清除掉风化层和松动层，使切割面与错动带产状一致，制成1m×2m的平面，将试面清扫干净，绘制试样总布置图、试样地区地质简图、试样地质描述图并结合摄影，用放样板布置试样；采用腊封法保持错动带天然含水量，选择0.5cm厚的木板条，用小桶将石腊融化，待石腊初凝后，用木板条将初凝的石腊均匀涂抹在待密封的木板条上。本发明取得的试样可以用来进行含错动带非连续面剪切力学特性的试验研究，包括常法向荷载和常法向刚度剪切力学试验；同时，对于取样或加工不成功的试样，其包含的错动带扰动较小，可以用来制作错动带原装样与母岩的组合体真三轴试样。

Description

一种含错动带岩体的原位取样方法

技术领域

本发明涉及一种岩体取样方法，具体是一种含错动带岩体的原位取样方法。

背景技术

在漫长的地质演化过程中，完整的岩石受到各种各样的构造地质作用，从而产生了各种软弱结构面。而这些软弱结构面的存在大大降低了岩石本身的强度，甚至直接控制了整个地下洞室的稳定性，如何在试验室内获取代表岩体基本物理力学特征的岩样，并对之进行相关的试验测试，是亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含错动带岩体的原位取样方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种含错动带岩体的原位取样方法，具体步骤如下：

1）在已选好的取样地段由石工清除掉风化层和松动层，使切割面与错动带产状一致，制成1m×2m的平面，试样范围起伏差小于0.5cm，将试面清扫干净，绘制试样总布置图、试样地区地质简图、试样地质描述图并结合摄影，用放样板布置试样，试样尺寸为140mm×140mm×200mm，试样间距大于10cm；

2）采用腊封法保持错动带天然含水量，选择和错动带一样宽、试样长度相等厚0.5cm的木板条，用小桶将石腊融化，待石腊初凝后，用木板条将初凝的石腊均匀涂抹在待密封的木板条上，然后将带石腊的木板条用手按在试样软弱结构面上，使木板条嵌在试样软弱结构面上，用小刀割掉挤出来的石腊，依次将一组试样贴完；

3）试样切割顺序是从错动带一侧开始，其次是上部、下部，最后是内侧，取样工作准备好后，按放样板划线施工，并将定位器用膨胀螺栓固定在洞壁上，由软弱结构面一侧开始由上往下钻，每孔间隔1cm；孔深超过试样边长5cm，在钻杆上做明显标记，以后各孔深度均相同；如此反复钻进，直至完成除内侧以外所有面的切割；然后由石工掏槽，将试样切割面与基岩相连接部分凿断并将这些面凿平，并用带石蜡的木条将这些面的错动带密封；复合试样护筒即时跟进套住试样，以防止试样长时间处于应力解除状态；

4）切割内侧时利用超挖部份或在试样外围任意一侧，预先切出能放下工作场地；将长5cm的钻头定向导管6安装在复合试样护筒上，依次钻进，完成钻孔后将与基岩连接部分凿断，将复合试样护筒与试件取下并平整试样的内侧面；

5）将内侧错动带用带石腊的木板条封住；而后再分别拿相同尺寸的木板条，表面抹一层砂浆，放在原放石腊木板条的外面，使两块木板条重合，严防两块木板条错动；将该试件上下岩体部分套上铁丝网，在试件上底面和下底面分别抹上5mm高标号速凝水泥；待水泥凝固后，装配上钢制模具，预留一侧有木条的侧面抹上水泥，使之与木条高度平齐；待水泥凝固后，将这一侧钢板安装上，卸下另一侧钢板，将该侧面抹上水泥，依次将由有错动带的四个侧面均整形完毕；最终得到复合体试样，尺寸为150mm×150mm×150mm，错动带位于试样中间；

6）在制备好的标准试样上标注试样编号，取样方向，剪切试验推力方向，并填写送样单，制备托运箱，试样装箱时，用木屑充填空隙，使试样保持固定。

作为本发明进一步的方案：所述定位器包括由四根对穿螺栓连接的两块钢板，所述钢板的中间位置设置有观察孔，所述观察孔四周的钢板上设置有多个定向孔。

作为本发明进一步的方案：所述定位器通过四根膨胀螺栓固定在洞壁上。

作为本发明再进一步的方案：所述复合试样护筒由四块厚10mm钢板采用螺栓组装而成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明取得的试样可以用来进行含错动带非连续面剪切力学特性的试验研究，包括常法向荷载和常法向刚度剪切力学试验；同时，对于取样或加工不成功的试样，其包含的错动带扰动较小，可以用来制作错动带原装样与母岩的组合体真三轴试样。

附图说明

图1为本发明中定位器的结构示意图。

图2为本发明中复合试样护筒的结构示意图。

图3为本发明中侧向凿取试件的示意图。

图4为本发明中复合体试样的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

请参阅图1-4，一种含错动带岩体的原位取样方法，具体步骤如下：

1）在已选好的取样地段由石工清除掉风化层和松动层，使切割面与错动带产状一致，制成1m×2m的平面，试样范围起伏差小于0.5cm，将试面清扫干净，绘制试样总布置图、试样地区地质简图、试样地质描述图并结合摄影，用放样板布置试样，试样尺寸为140mm×140mm×200mm，试样间距大于10cm；

2）采用腊封法保持错动带天然含水量，选择和错动带一样宽、试样长度相等厚0.5cm的木板条，用小桶将石腊融化，待石腊初凝后，用木板条将初凝的石腊均匀涂抹在待密封的木板条上，然后将带石腊的木板条用手按在试样软弱结构面上，使木板条嵌在试样软弱结构面上，用小刀割掉挤出来的石腊，依次将一组试样贴完；

3）试样切割顺序是从错动带一侧开始，其次是上部、下部，最后是内侧，取样工作准备好后，按放样板划线施工，并将定位器用膨胀螺栓固定在洞壁上，由软弱结构面一侧开始由上往下钻，每孔间隔1cm，以确保试样每一面均不与基岩脱离开，防止试样在切割其它面时产生过大的扰动）；孔深超过试样边长5cm，在钻杆上做明显标记，以后各孔深度均相同；如此反复钻进，直至完成除内侧以外所有面的切割；然后由石工掏槽，将试样切割面与基岩相连接部分凿断并将这些面凿平，并用带石蜡的木条将这些面的错动带密封；复合试样护筒即时跟进套住试样（此时未装上侧向钻进导管），以防止试样长时间处于应力解除状态；

4）切割内侧时利用超挖部份或在试样外围任意一侧，预先切出能放下工作场地(长约1.5m，宽0.4m，深0.3m)；将长5cm的钻头定向导管6安装在复合试样护筒上，依次钻进，完成钻孔后将与基岩连接部分凿断，将复合试样护筒与试件取下并平整试样的内侧面；

5）将内侧错动带用带石腊的木板条封住（试件另一侧洞壁上的错动带此刻也应封住，以防止下一试样错动带含水量变化）；而后再分别拿相同尺寸的木板条，表面抹一层砂浆，放在原放石腊木板条的外面，使两块木板条重合，严防两块木板条错动；将该试件上下岩体部分套上铁丝网，在试件上底面和下底面分别抹上5mm高标号速凝水泥；待水泥凝固后，装配上钢制模具，预留一侧有木条的侧面（即有错动带的侧面）不预装配，该侧面抹上水泥，使之与木条高度平齐；待水泥凝固后，将这一侧钢板安装上，卸下另一侧钢板，将该侧面抹上水泥，依次将由有错动带的四个侧面均整形完毕；最终得到复合体试样，尺寸为150mm×150mm×150mm，错动带位于试样中间；

6）在制备好的标准试样上标注试样编号，取样方向，剪切试验推力方向，并填写送样单，制备托运箱，试样装箱时，用木屑充填空隙，使试样保持固定。

所述含错动带岩体的原位取样方法取样的主要仪器设备有：手持式电动钻机、钻孔定位定向器、试样护筒、标准放样板、钢制模具、其它设备及材料，如装样箱、水泥（标号400号以上）、石腊、黄油、铁丝网、铁丝、木板条、膨胀螺栓、对穿螺栓等。

所述定位器包括由四根φ10mm的对穿螺栓1连接的两块钢板2，所述钢板2厚为10mm，两块钢板2间相距10cm，钢板2长、宽均为36cm上，板上预先钻出围绕预取样的φ30mm定位孔6，中间设一φ75mm的观察孔3以便定位时错动带在试样中间，定位器在取样时，由四根φ10mm的膨胀螺栓5固定在洞壁上。

所述复合试样护筒由四块厚10mm钢板采用螺栓组装而成，断面尺寸145mm×145mm(略大于钻取试样尺寸，便于套进)，长200mm，侧向钻进定位导管（φ30mm）轴线距套筒最外侧断面155mm。钢制模具由6块钢板用螺栓组装而成，可自由拆卸，内部断面尺寸为150mm×150mm×150mm，便于对取出来的试样进行表面整形，使之成为标准尺寸试件。

本发明取得的试样可以用来进行含错动带非连续面剪切力学特性的试验研究，包括常法向荷载和常法向刚度剪切力学试验；同时，对于取样或加工不成功的试样，其包含的错动带扰动较小，可以用来制作错动带原装样与母岩的组合体真三轴试样。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (4)

1.一种含错动带岩体的原位取样方法，其特征在于，具体步骤如下：

1)在已选好的取样地段由石工清除掉风化层和松动层，使切割面与错动带产状一致，制成1m×2m的平面，试样范围起伏差小于0.5cm，将试面清扫干净，绘制试样总布置图、试样地区地质简图、试样地质描述图并结合摄影，用放样板布置试样，试样尺寸为140mm×140mm×200mm，试样间距大于10cm；

2)采用蜡封法保持错动带天然含水量，选择和错动带一样宽、试样长度相等、厚0.5cm的木板条，用小桶将石蜡融化，待石蜡初凝后，用木板条将初凝的石蜡均匀涂抹在待密封的木板条上，然后将带石蜡的木板条用手按在试样软弱结构面上，使木板条嵌在试样软弱结构面上，用小刀割掉挤出来的石蜡，依次将一组试样贴完；

3)试样切割顺序是从错动带一侧开始，其次是上部、下部，最后是内侧，取样工作准备好后，按放样板划线施工，并将定位器用膨胀螺栓固定在洞壁上，由软弱结构面一侧开始由上往下钻，每孔间隔1cm；孔深超过试样边长5cm，在钻杆上做明显标记，以后各孔深度均相同；如此反复钻进，直至完成除内侧以外所有面的切割；然后由石工掏槽，将试样切割面与基岩相连接部分凿断并将这些面凿平，并用带石蜡的木条将这些面的错动带密封；采用内部净尺寸145mm×145mm×200mm、四个侧面可拆卸钢板组合成的复合试样护筒即时跟进套住试样，以防止试样长时间处于应力解除状态；

4)切割内侧时利用超挖部份或在试样外围任意一侧，预先切出能放下钻孔和切割用工具的工作场地；将长5cm的钻头定向导管安装在复合试样护筒上，依次钻进，完成钻孔后将与基岩连接部分凿断，将带着复合试样护筒的试样取下并平整试样的内侧面，内侧面平整完毕后，将复合试样护筒取下；

5)将该试样内侧错动带用带石蜡的木板条封住；而后再拿相同尺寸的木板条，表面抹一层砂浆，沾在原石蜡木板条的外侧，使两块木板条重合，严防两块木板条错动；将该试件上下岩体部分套上铁丝网，在试件上底面和下底面分别抹上5mm高标号速凝水泥；待水泥凝固后，装配上内部净尺寸150mm×150mm×150mm、由六面可拆卸钢板组合成的模具，预留一侧有木条的侧面即有错动带侧面不装配钢板，抹上速凝水泥砂浆使之与后加木板条的外侧高度平齐；待水泥砂浆凝固后，将这一侧钢板安装上，卸下另一侧钢板，将该侧面抹上速凝水泥砂浆，依次将有错动带的四个侧面整形完毕，最终得到由钢制模具保护的尺寸为150mm×150mm×150mm的复合体试样，错动带位于试样中间；

6)在制备好的标准试样上标注试样编号，取样方向，剪切试验推力方向，并填写送样单，制备托运箱，试样装箱时，用木屑充填空隙，使试样保持固定。

2.根据权利要求1所述的含错动带岩体的原位取样方法，其特征在于，所述定位器包括由四根对穿螺栓(1)连接的两块钢板(2)，所述钢板(2)的中间位置设置有观察孔(3)，所述观察孔(3)四周的钢板(2)上设置有多个定位孔(4)。

3.根据权利要求1所述的含错动带岩体的原位取样方法，其特征在于，所述定位器通过四根膨胀螺栓(5)固定在洞壁上。

4.根据权利要求1所述的含错动带岩体的原位取样方法，其特征在于，所述复合试样护筒由四块厚10mm钢板采用螺栓组装而成。