CN109100187A - 一种含起伏度的大尺度岩石节理的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含起伏度的大尺度岩石节理的制备方法，加工岩石块体，并在岩石块体上标注含起伏度的岩石节理的轮廓线，沿轮廓线向内的方向切割缝隙，沿轮廓线的方向向内钻孔，在缝隙和孔内灌注膨胀剂，利用膨胀剂静态破裂岩石块体得到有破裂面的节理岩体，将含有破裂面的节理岩体重新固定在一起，切割，打磨，即得到含起伏度的大尺度岩石节理试件。本发明采用静态破岩，形成含起伏度的大尺度岩石节理试件，为研究岩石节理剪切力学性质的尺度效应提供技术支持。

Description

一种含起伏度的大尺度岩石节理的制备方法
技术领域
本发明涉及岩石力学与工程技术领域，尤其涉及一种含起伏度的大尺度岩石节理的制备方法。
背景技术
岩体中常包含尺度不一的节理，节理的力学性质是影响节理岩体力学性质的关键。通常采用直剪试验确定岩石节理的峰值剪切强度。大量的研究表明岩石节理的剪切力学性质具有明显的尺度效应。受直剪试验设备影响，常用的节理试件尺度介于50mm至300mm间。在此尺度范围内，虽然能够在一定程度上体现岩石节理峰值剪切强度的尺度效应，但难以峰值剪切强度的稳定阀值。
另一方面，岩石节理的峰值剪切强度受粗糙度(随机分量)和起伏度(周期性起伏分量)的共同影响，且二者之间的剪切破坏机理也不相同。一般地，通过设备劈裂方式获得的岩石节理试件往往只包含粗糙度，难以获得含起伏度的岩石节理试件，且当所需的试件尺度较大时，如500mm至1000mm，已不便采用设备进行劈裂。
发明内容
有鉴于此，本发明的实施例提供了一种能静态破岩，为研究岩石节理剪切力学性质的尺度效应提供技术支持的含起伏度的大尺度岩石节理的制备方法。
本发明的实施例提供一种含起伏度的大尺度岩石节理的制备方法，加工岩石块体，并在岩石块体上标注含起伏度的岩石节理的轮廓线，沿轮廓线向内的方向切割缝隙，沿轮廓线的方向向内钻孔，在缝隙和孔内灌注膨胀剂，利用膨胀剂静态破裂岩石块体得到有破裂面的节理岩体，将含有破裂面的节理岩体重新固定在一起，切割，打磨，即得到含起伏度的大尺度岩石节理试件。
进一步，包括以下步骤：
S1.加工与剪切设备相匹配尺寸的岩石块体；
S2.在岩石块体相对的两个端面上标注含起伏度的岩石节理的轮廓线，且两个端面上的轮廓线位于同一平面；
S3.沿上述轮廓线所在的方向等间距向内钻孔，采用手持式切割机沿上述轮廓线向内的方向切割缝隙；
S4.将膨胀剂同步注入两个端面的缝隙和孔内，并用胶带沿轮廓线所在的方向在岩石块体的外表面缠绕至少一周；
S5.静置直至岩石块体发生静态破裂，获得有破裂面的节理岩体；
S6.将上述有破裂面的节理岩体重新合并固定在一起，且节理岩体的破裂面在内侧；
S7.切割两个端面上有钻孔的部分，打磨平直，即得到含起伏度的大尺度岩石节理试件。
进一步，所述步骤S3中，钻孔的孔径为30mm，孔距为80-120mm，孔深为100mm。
进一步，所述步骤S3中，钻孔的数量与岩石块体的起伏度变化正相关，岩石块体的起伏度变化越大，钻孔的数量越多，孔距越小。
进一步，所述步骤S3中，缝隙的深度为60mm，缝隙的宽度为5mm。
进一步，所述步骤S4中，胶带沿轮廓线所在的方向在岩石块体的外表面缠绕三周。
进一步，所述步骤S5中，岩石块体发生静态破裂的静置时间为48h。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：方法简单，高效，实用效果好，具有广泛的应用性；采用膨胀剂静态破岩，形成含起伏度的大尺度岩石节理试件，为研究岩石节理剪切力学性质的尺度效应提供技术支持。
附图说明
图1是本发明一种含起伏度的大尺度岩石节理的制备方法的一流程图。
图2是本发明一实施例中岩石块体在制备含起伏度的大尺度岩石节理过程中的一示意图。
图3是本发明一实施例中岩石块体在制备含起伏度的大尺度岩石节理过程中的另一示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参考图1，本发明的实施例提供了一种含起伏度的大尺度岩石节理的制备方法，加工岩石块体，并在岩石块体上标注含起伏度的岩石节理的轮廓线，沿轮廓线向内的方向切割缝隙，沿轮廓线的方向向内钻孔，在缝隙和孔内灌注膨胀剂，利用膨胀剂静态破裂岩石块体得到有破裂面的节理岩体，将含有破裂面的节理岩体重新固定在一起，切割，打磨，即得到含起伏度的大尺度岩石节理试件。
请参考图1和图2，具体包括以下步骤：
S1.加工与剪切设备相匹配尺寸的岩石块体；
S2.在岩石块体相对的两个端面上标注含起伏度的岩石节理的轮廓线3，相对的两个端面指前后面，左右侧面或上下面，在本实施例中为左侧面1和右侧面2，且两个端面上的轮廓线3位于同一平面，即两个端面上的轮廓线3大致呈水平平行或竖直平行；
S3.沿上述轮廓线3所在的方向等间距向内钻孔4，钻孔4的孔径一般为30mm，孔距一般为80-120mm，孔深一般为100mm，钻孔4的数量与岩石块体的起伏度变化正相关，岩石块体的起伏度变化越大，钻孔的数量越多，孔距越小，采用手持式切割机沿上述轮廓线3向内的方向切割缝隙(图中未示出)，缝隙的深度一般为60mm，缝隙的宽度一般为5mm。且两个端面上的缝隙和孔4均相对设置。
S4：将膨胀剂同步注入两个端面的缝隙和孔4内，避免一端裂开，另一端还未裂开，导致破裂面不完整，并用胶带5沿轮廓线3所在的方向在岩石块体的外表面缠绕至少一周(如图3所示)，优选缠绕三周，使破裂面位于胶带5内侧，有效防止细小岩块在破岩时弹出；
S5.静置直至岩石块体发生静态破裂，通常静置时间为48h，获得有破裂面的节理岩体；
S6.将上述有破裂面的节理岩体重新合并固定在一起，且节理岩体的破裂面在内侧，即在重新合并后破裂面紧挨在一起；
S7.切割两个端面上有钻孔的部分，打磨平直，即得到含起伏度的大尺度岩石节理试件。
本发明方法简单，高效，实用效果好，具有广泛的应用性；采用膨胀剂静态破岩，形成含起伏度的大尺度岩石节理试件，为研究岩石节理剪切力学性质的尺度效应提供技术支持。
实施例1
一种含起伏度的大尺度岩石节理的制备方法，包括以下步骤：
S1.加工与剪切设备相匹配的大尺度岩块；
S2.在岩块相对的两个端面上画出含起伏度的岩石节理轮廓线，且位置大致相对应；
S3.沿上述节理轮廓线钻孔，孔径一般为30mm、孔距一般为100mm、孔深一般为100mm，当起伏度变化较大时，须加密钻孔，为获得较好的破裂面，采用手持式切割机沿节理轮廓线切割深度约为60mm的缝隙(宽度一般为5mm)；
S4.在岩石两个端面同步将膨胀剂注入钻孔和缝隙内，用胶带将节理轮廓所在区域封闭(为防止细小岩块在破岩时弹出)；
S5.静置直至岩块破裂，获得新鲜岩石破裂面；
S6.将上述两个节理面壁偶合并固定；
S7.切割两端含钻孔壁的部分，打磨平直，形成含起伏度的大尺度岩石节理试件。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种含起伏度的大尺度岩石节理的制备方法，其特征在于，加工岩石块体，并在岩石块体上标注含起伏度的岩石节理的轮廓线，沿轮廓线向内的方向切割缝隙，沿轮廓线的方向向内钻孔，在缝隙和孔内灌注膨胀剂，利用膨胀剂静态破裂岩石块体得到有破裂面的节理岩体，将含有破裂面的节理岩体重新固定在一起，切割，打磨，即得到含起伏度的大尺度岩石节理试件。
2.根据权利要求1所述的含起伏度的大尺度岩石节理的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.加工与剪切设备相匹配尺寸的岩石块体；
S2.在岩石块体相对的两个端面上标注含起伏度的岩石节理的轮廓线，且两个端面上的轮廓线位于同一平面；
S3.沿上述轮廓线所在的方向等间距向内钻孔，采用手持式切割机沿上述轮廓线向内的方向切割缝隙；
S4.将膨胀剂同步注入两个端面的缝隙和孔内，并用胶带沿轮廓线所在的方向在岩石块体的外表面缠绕至少一周；
S5.静置直至岩石块体发生静态破裂，获得有破裂面的节理岩体；
S6.将上述有破裂面的节理岩体重新合并固定在一起，且节理岩体的破裂面在内侧；
S7.切割两个端面上有钻孔的部分，打磨平直，即得到含起伏度的大尺度岩石节理试件。
3.根据权利要求2所述的含起伏度的大尺度岩石节理的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，钻孔的孔径为30mm，孔距为80-120mm，孔深为100mm。
4.根据权利要求2所述的含起伏度的大尺度岩石节理的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，钻孔的数量与岩石块体的起伏度变化正相关，岩石块体的起伏度变化越大，钻孔的数量越多。
5.根据权利要求2所述的含起伏度的大尺度岩石节理的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，缝隙的深度为60mm，缝隙的宽度为5mm。
6.根据权利要求2所述的含起伏度的大尺度岩石节理的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，胶带沿轮廓线所在的方向在岩石块体的外表面缠绕三周。
7.根据权利要求2所述的含起伏度的大尺度岩石节理的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，岩石块体发生静态破裂的静置时间为48h。
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