CN109752230A - 一种含人工充填节理的岩体试样的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含人工充填节理的岩体试样的制作方法，本发明通过在两个试件的端面上对称开槽，并在两个试件的开槽端间放置充填材料，充分考虑了节理充填厚度、充填材料特性、节理的均匀性和整体性等因素的综合影响，既排除节理中杂质的存在对试验结果的影响，又便于试验重复进行，为更好的研究节理岩体特性奠定了基础。并且本发明采用相似材料模拟制作与真实节理岩石性质相同的节理模型试件，进而通过对人工制作的节理岩石试件进行试验，探究充填节理的力学特性。
Description
技术领域
本发明属于岩石力学与工程领域，具体涉及一种含人工充填节理的岩体试样的制作方法。
背景技术
节理是地壳上部岩石中最广泛发育的一种断裂构造。自然界中完整的岩石几乎是不存在的，岩体中一般都包含各种节理。节理对岩体的力学行为有显著影响，定性定量分析岩体节理的波动特性及其对岩体行为的影响，一直是岩石力学和岩体工程学领域的主要任务之一。
在地下工程或边坡工程中，由于节理的存在，在荷载作用下可能导致岩体破坏失稳对工程安全产生影响。因此节理特性研究一直是岩土工程界的热点问题，但由于现场取样制作的岩石试件节理构造不易辨识，更不可能对节理岩石做单因素对比分析，对研究节理的工程力学行为造成很大困难。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种含人工充填节理的岩体试样的制作方法，该方法采用相似材料制作充填节理，便于试验重复进行，排除节理中杂质的存在对试验结果的影响，有利于更好的研究节理岩体强度、变形、动力特性等性质，为相关的岩体工程提供参考。
为了达到上述目的，本发明包括以下步骤：
步骤一，选取物性相同的两块花岗岩，将两块花岗岩加工成形状相同的试件；
步骤二，在两个试件的端面上对称开槽；
步骤三，在两个试件的开槽端间放置充填材料，并固定养护；
步骤四，充填材料凝固后再整体取出，即可得到人工充填节理。
步骤一中，试件为直径为50mm，高度为25mm的圆柱形试件。
充填材料的厚度为0.2cm、0.5cm或1cm。
填充材料为水泥砂浆、石膏砂浆、石灰砂浆或泥砂混合物。
水泥砂浆采用质量比为1:0.5:2的水泥、水和砂子，砂子，水泥为32.5水泥，沙子采用2mm标准筛过筛；
石膏砂浆采用质量比为1:1.3的水和石膏；
石灰砂浆包括质量比为1:3的石灰和沙子，沙子采用2mm标准筛过筛；
泥砂混合物包括质量比为1:1的黏土和沙子，黏土采用0.075mm标准筛过筛，沙子采用2mm标准筛过筛。
步骤二中，在试件端面通过切割机开槽，开槽后再进行打毛。
与现有技术相比，本发明通过在两个试件的端面上对称开槽，并在两个试件的开槽端间放置充填材料，充分考虑了节理充填厚度、充填材料特性、节理的均匀性和整体性等因素的综合影响，既排除节理中杂质的存在对试验结果的影响，又便于试验重复进行，为更好的研究节理岩体特性奠定了基础。并且本发明采用相似材料模拟制作与真实节理岩石性质相同的节理模型试件，进而通过对人工制作的节理岩石试件进行试验，探究充填节理的力学特性。
附图说明
图1为本发明中岩体试样的剖面图；
图2为本发明中岩体试件的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
参见图1和图2，本发明包括以下步骤：
步骤一，选取物性相同的两块花岗岩，将两块花岗岩加工成形状相同的试件；
步骤二，在两个试件的端面上通过切割机对称开槽，开槽后再进行打毛；
步骤三，在两个试件的开槽端间放置充填材料，并固定养护；
步骤四，充填材料凝固后再整体取出，即可得到人工充填节理。
实施例1：
本实施例以研究选用密度为2960kg/3、弹性模量为63.6GPa、泊松比为0.2的高品质花岗岩，充填材料采用水泥砂浆的人工充填节理为例，给出一种人工充填节理岩体的制作方法，操作流程包括以下步骤：
步骤1：将基本性质相同无明显裂纹的天然岩石加工成直径为50mm，高度25mm的圆柱形试件；
步骤2：将步骤一加工好的试样两端面均打磨光滑平整，在试样的一个端面切割宽度均为2mm、深度为1mm均匀成井字型排列的小槽；
步骤3：水泥砂浆由水泥、水、砂按照质量比1∶0.5∶2拌制充填材料；
步骤4：刻有小槽的两端相向，将拌好的水泥砂浆密实地填充在两块岩石中间并固定养护，等充填材料凝固后再整体取出，即可得到人工充填节理，并为了防止在预先冲击时充填材料散落，在试样加工好之后在试样周侧套有直径为5cm的橡胶套，长度与试样长度取为一致。
实施例2：
本实施例以研究选用密度为2960kg/3、弹性模量为63.6GPa、泊松比为0.2的高品质花岗岩，充填材料采用石膏砂浆的人工充填节理为例，给出一种人工充填节理岩体的制作方法，操作流程包括以下步骤：
步骤1：将基本性质相同无明显裂纹的天然岩石加工成直径为50mm，高度25mm的圆柱形试件；
步骤2：将步骤一加工好的试样两端面均打磨光滑平整，在试样的一个端面切割宽度均为2mm、深度为1mm均匀成井字型排列的小槽；
步骤3：石膏砂浆由水和石膏按照质量比1:1.3拌制充填材料；
步骤4：刻有小槽的两端相向，将拌好的石膏砂浆密实地填充在两块岩石中间并固定养护，等充填材料凝固后再整体取出，即可得到人工充填节理，并为了防止在预先冲击时充填材料散落，在试样加工好之后在试样周侧套有直径为5cm的橡胶套，长度与试样长度取为一致。
实施例3：
本实施例以研究选用密度为2960kg/3、弹性模量为63.6GPa、泊松比为0.2的高品质花岗岩，充填材料采用石灰砂浆的人工充填节理为例，给出一种人工充填节理岩体的制作方法，操作流程包括以下步骤：
步骤1：将基本性质相同无明显裂纹的天然岩石加工成直径为50mm，高度25mm的圆柱形试件；
步骤2：将步骤一加工好的试样两端面均打磨光滑平整，在试样的一个端面切割宽度均为2mm、深度为0.5mm均匀成井字型排列的小槽；
步骤3：石灰砂浆由石灰和砂按照质量比1:3拌制充填材料；
步骤4：刻有小槽的两端相向，将拌好的石灰砂浆密实地填充在两块岩石中间并固定养护，等充填材料凝固后再整体取出，即可得到人工充填节理，并为了防止在预先冲击时充填材料散落，在试样加工好之后在试样周侧套有直径为5cm的橡胶套，长度与试样长度取为一致。
实施例4：
本实施例以研究选用密度为2960kg/3、弹性模量为63.6GPa、泊松比为0.2的高品质花岗岩，充填材料采用泥砂混合物的人工充填节理为例，给出一种人工充填节理岩体的制作方法，操作流程包括以下步骤：
步骤1：将基本性质相同无明显裂纹的天然岩石加工成直径为50mm，高度25mm的圆柱形试件；
步骤2：将步骤一加工好的试样两端面均打磨光滑平整，在试样的一个端面切割宽度均为2mm、深度为0.2mm均匀成井字型排列的小槽；
步骤3：泥砂混合物由黏土和砂按照质量比1:1拌制充填材料；
步骤4：刻有小槽的两端相向，将拌好的泥砂混合物密实地填充在两块岩石中间并固定养护，等充填材料凝固后再整体取出，即可得到人工充填节理，并为了防止在预先冲击时充填材料散落，在试样加工好之后在试样周侧套有直径为5cm的橡胶套，长度与试样长度取为一致。
表1填充材料配比表
本发明公开了一种含人工充填节理岩体试样制作方法，本发明在考虑到由于天然节理表面起伏情况复杂、随机性大且取样难度大，若直接采用天然节理进行试验，不仅试样加工困难而且一致性得不到保证，所以发明充分考虑了节理充填厚度、充填材料特性、节理的均匀性和整体性等因素的综合影响，既排除节理中杂质的存在对试验结果的影响，又便于试验重复进行，为更好的研究节理岩体特性奠定了基础。
Claims (6)
1.一种含人工充填节理的岩体试样的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，选取物性相同的两块花岗岩，将两块花岗岩加工成形状相同的试件；
步骤二，在两个试件的端面上对称开槽；
步骤三，在两个试件的开槽端间放置充填材料，并固定养护；
步骤四，充填材料凝固后再整体取出，即可得到人工充填节理。
2.根据权利要求1所述的一种含人工充填节理的岩体试样的制作方法，其特征在于，步骤一中，试件为直径为50mm，高度为25mm的圆柱形试件。
3.根据权利要求1或2所述的一种含人工充填节理的岩体试样的制作方法，其特征在于，充填材料的厚度为0.2cm、0.5cm或1cm。
4.根据权利要求1所述的一种含人工充填节理的岩体试样的制作方法，其特征在于，填充材料为水泥砂浆、石膏砂浆、石灰砂浆或泥砂混合物。
5.根据权利要求4所述的一种含人工充填节理的岩体试样的制作方法，其特征在于，水泥砂浆采用质量比为1:0.5:2的水泥、水和砂子，砂子，水泥为32.5水泥，沙子采用2mm标准筛过筛；
石膏砂浆采用质量比为1:1.3的水和石膏；
石灰砂浆包括质量比为1:3的石灰和沙子，沙子采用2mm标准筛过筛；
泥砂混合物包括质量比为1:1的黏土和沙子，黏土采用0.075mm标准筛过筛，沙子采用2mm标准筛过筛。
6.根据权利要求1所述的一种含人工充填节理的岩体试样的制作方法，其特征在于，步骤二中，在试件端面通过切割机开槽，开槽后再进行打毛。
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