CN109186833A - 测试岩石膨胀力的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种测试岩石膨胀力的方法，该方法包括以下步骤S1，将岩石加工成岩石试样；S2，对岩石试样外周面包裹粘接剂层并确定弹性模量Ε；S3，将人造岩心用水侵泡记录粘接剂层的环向应变ε；S4，将S2和S3中得到的数据带入公式σ＝Εε，计算得到粘接剂层与岩石试样交界处的膨胀力σ，σ即为岩石试样膨胀力。本发明所述的测试岩石膨胀力的方法，通过将岩石试样加工成具有粘接剂层的人造岩心，并预先计算出粘接剂层的弹性模量Ε，然后对人造岩心进行水侵泡，通过记录粘接剂的环向应变ε，通过公式计算即可得到膨胀力，相比于传统方法利用垂直千分表进行多次读数，大幅度的减少了人为误差，提高试验的准确性。

Description

测试岩石膨胀力的方法

技术领域

本发明涉及技术岩土工程学科领域，特别涉及一种测试岩石膨胀力的方法。

背景技术

膨胀岩是指与水发生物理化学反应，含水量随时间而增加且引起体积发生膨胀的岩石，属于易风化和软化的岩石。岩石膨胀会对其中或者其上的构筑物产生膨胀力，影响工程的稳定性，对膨胀力进行试验测试是岩土工程领域的一项重要工作。现有技术设备主要是实验室用的固结仪对将膨胀岩试样在实验室进行膨胀性试验，采用固结仪需要利用垂直千分表对膨胀岩遇水后的轴向变形量进行多次测量，人为读取千分表的度数不可避免的存在误差，造成膨胀力测试不准确，而且试验过程中需要频繁多次的进行读数，较为繁琐。

发明内容

有鉴于此，为解决现有技术中的不足，本发明旨在提出一种避免使用千分表的测试岩石膨胀力的方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种测试岩石膨胀力的方法，该方法包括以下步骤：

S1，预加工，将岩石加工成圆柱状的岩石试样；

S2，对岩石试样外周面包裹粘接剂层，以制成人造岩心，并通过单轴力学测试确定粘接剂层的弹性模量Ε；

S3，将人造岩心用水侵泡，并对侵泡过程中的粘接剂相关参数进行采集，当各项数据不再变化时，记录粘接剂的环向应变ε；

S4，将S2和S3中得到的数据带入公式(1)，计算得到粘接剂层与岩石试样交界处的膨胀力σ：

σ＝Εε (1)

所述σ即为岩石试样膨胀力。

进一步的，步骤S2具体包括：

S21，将岩石试样固定定位于一圆管内；

S22，将粘接剂注入所述圆管内直至粘接剂对岩石试样形成完全淹没，然后将圆管置于室温环境下对粘接剂进行固化；

S23，固化完成后将圆管进行车削去除，以制成人造岩心初样；

S24，对人造岩心初样上端和下端进行切断，保证岩石试样的两端露出，制成人造岩心。

进一步的，在步骤S22中，所述固化时间t为24h。

进一步的，所述圆管为底端封闭且顶端开口的PC管或亚克力管，并于所述底壁上形成有定位部，所述岩石试样一端套装定位于所述定位部内。

进一步的，所述粘接剂为环氧树脂胶。

进一步的，步骤S3具体包括：在人造岩心外周面上贴设至少一个应变片，所述应变片电连接有数据采集终端。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

本发明所述的测试岩石膨胀力的方法，通过将岩石加工成圆柱状的岩石试样可保证试验的准确性，而将岩石试样加工成外周面具有粘接剂层的人造岩心，并可通过单轴力学测试确定粘接剂层的弹性模量Ε，然后对人造岩心进行水侵泡，通过记录粘接剂层的环向应变ε，并通过公式计算即可得到粘接剂层与岩石试样交界处的膨胀力σ，该σ即为岩石试样膨胀力，相比于传统方法利用垂直千分表进行多次读数，大幅度的减少了人为误差，提高测试的准确性。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的测试岩石膨胀力的方法中的人造岩心制造装置示意图；

图2为本发明实施例所述的测试岩石膨胀力的方法试验装置示意图；

附图标记说明：

1-岩石试样，2-人造岩心，3-玻璃容器，4-粘接剂层，5-圆管，6-圆筒。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本实施例涉及一种测试岩石膨胀力的方法，由图1结合图2所示，该方法包括以下步骤：

S1，预加工，将岩石加工成直径D1为25mm、高度H1为60mm的圆柱状的岩石试样1；

S2，对岩石试样1外周面包裹粘接剂层4，以制成人造岩心2，并通过单轴力学测试确定粘接剂层4的弹性模量Ε；

S3，将人造岩心2用水侵泡，并对侵泡过程中的粘接剂层4相关参数进行采集，记录粘接剂层4的环向应变ε。相关参数采集方法包括在粘接剂层4外周面上粘贴贴设有图中未示出的应变片，为保证数据的准确性，应变片可为均匀布置的多个，最优为四个，且各应变片分别电连接有数据采集终端，然后将人造岩心2置于盛有水的玻璃容器3中，利用应变片在数据采集终端进行数据采集，并待各项数据不再变化时停止试验，记录此时的环向应变ε数据；

S4，将S2和S3中得到的数据带入公式(1)，计算得到粘接剂层4与岩石试样1交界处的膨胀力σ：

σ＝Εε (1)

根据弹性力学变形协调知识可知，粘接剂层4与岩石试样1径向交界处变形一致，因此计算得到的σ即为所求岩石试样1的膨胀力。

本实施例中步骤S2具体包括：

S21，将岩石试样1固定定位于一圆管5内，该圆管5可为底端封闭且顶端开口，其可为PC管或亚克力管，其内径D2为50mm、厚度为2mm、高度H2为70mm。为了便于将岩石试样1固定，本实施例中在圆管5底端固连有向圆管5内延伸的定位部，该定位部可为与圆管5共中心线设置的圆筒6，以使得岩石试样1一端套装定位于该圆筒6内，从而使得岩石试样1与圆管5共中心布置，本实施例中圆筒6内径与岩石试样1的直径D1相适配设置、或略大于岩石试样1的直径D1即可，而圆筒6的厚度可为2mm、高度K可为5mm；

S22，将圆管5竖直的放置于图中未示出的工作台上，将预先准备好的粘接剂通过针管缓慢的注入圆管5内直至粘接剂对岩石试样1形成完全淹没，然后将圆管5置于室温环境下对粘接剂进行固化，直至粘接剂固化形成粘接剂层4，本实施例中固化时间t为20-29h，最优为24h，本实施例中粘接剂可为环氧树脂胶，环氧树脂胶作为致密且半透明的材质，可避免在侵泡过程中产生影响；

S23，固化完成后将圆管5和圆筒6进行车削去除，以制成人造岩心初样；

S24，对人造岩心初样上端和下端进行切断(图1中两条虚线所在位置分别对应为切断面)，保证岩石试样1的两端露出，并对粘接剂层4进行厚度切削，制成直径D3为45mm、高度H3为50mm人造岩心2，即该人造岩心2包括直径D1为25mm、高度为50mm的岩石试样1，以及厚度t为10mm、高度为50mm的粘接剂层4，然后通过单轴力学测试预先确定该粘接剂层4的弹性模量Ε后再继续进行下一步试验。

本测试岩石膨胀力的方法根据弹性力学变形协调知识，通过将岩石试样1加工成人造岩心2，并通过对人造岩心2进行相关数据采集，并利用数据计算即可得到岩石试样1的膨胀力，整个过程操作较为简单，且可保证测试的准确性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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 (6)

1.一种测试岩石膨胀力的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

S1，预加工，将岩石加工成圆柱状的岩石试样；

S2，对岩石试样外周面包裹粘接剂层，以制成人造岩心，并通过单轴力学测试确定粘接剂层的弹性模量Ε；

S3，将人造岩心用水侵泡，并对侵泡过程中的粘接剂层相关参数进行采集，当各项数据不再变化时，记录粘接剂层的环向应变ε；

S4，将S2和S3中得到的数据带入公式(1)，计算得到粘接剂层与岩石试样交界处的膨胀力σ：

σ＝Εε (1)

所述σ即为岩石试样膨胀力。

2.根据权利要求1所述的测试岩石膨胀力的方法，其特征在于：步骤S2具体包括：

S21，将岩石试样固定定位于一圆管内；

S22，将粘接剂注入所述圆管内直至粘接剂对岩石试样形成完全淹没，然后将圆管置于室温环境下对粘接剂进行固化，直至粘接剂固化形成粘接剂层；

S23，固化完成后将圆管进行车削去除，以制成人造岩心初样；

S24，对人造岩心初样上端和下端进行切断，保证岩石试样的两端露出，制成人造岩心。

3.根据权利要求2所述的测试岩石膨胀力的方法，其特征在于：在步骤S22中，所述固化时间t为24h。

4.根据权利要求2所述的测试岩石膨胀力的方法，其特征在于：所述圆管为底端封闭且顶端开口的PC管或亚克力管，并于所述底壁上形成有定位部，所述岩石试样一端套装定位于所述定位部内。

5.根据权利要求1所述的测试岩石膨胀力的方法，其特征在于：所述粘接剂为环氧树脂胶。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的测试岩石膨胀力的方法，其特征在于：步骤S3具体包括：在人造岩心外周面上贴设至少一个应变片，所述应变片电连接有数据采集终端。