CN110895217A - 一种应用于数字散斑相关方法的饱水岩石试件表面制斑方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于数字散斑相关方法的饱水岩石试件表面制斑方法，本发明通过改变制作散斑场的时间顺序，在岩石试件初步饱水时，用保鲜膜或橡胶模严实包裹除制作人工散斑面的其余面，再喷漆制作人工散斑，防止水分在散斑面风干期间大量蒸发。散斑完成后拆除保鲜膜或橡胶模再次将岩石试件浸水至自然饱和状态。基于初步饱水后岩体内只有非常少量的气体排出，故散斑面在第二次饱水过程中不会因气体的逸出而顶起表面出现气泡，进而保证得到饱水岩石完整的散斑面，解决了饱水岩石利用数字散斑相关方法测量应变场制作完整散斑场的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种应用于数字散斑相关方法的饱水岩石试件表面制斑方法，属于岩石力学岩样受压破坏过程中位移场和应变场测量领域。
背景技术
岩石是一种在水利、道路、地下采矿等大型复杂工程常见的非均匀性材料，内部含有大量的孔隙和微裂隙，而它常赋存于一定的地下环境并处于饱水状态，岩石在饱水状态下，孔隙和微裂隙成为了主要的透水通道，水流充满孔隙和微裂隙，水的存在对岩石的力学性质及稳定性起到了软化作用。多年来，由于人类对水对岩石的力学性质的影响缺少认识，历史上发生了许多重大工程事故，如1864年英国戴尔戴克水库裂缝垮坝事故，1963年当时世界最高拱坝意大利瓦伊昂拱坝左岸岩体大滑坡，1979年印度曼朱二号水库垮坝等。这些岩石工程事故告诉我们水对岩石的物理力学性质的影响不可忽视，所以研究岩石遇水饱和后的软化变形对岩体工程安全评价及工程维护具有重要意义。
对于岩石变形场的测量，传统的测量方法有人工接触式测量和非接触式测量。人工接触式方法测量精度较低且具有局限性，而近几年发展较为迅速的数字散斑相关方法，是一种精度高、适用范围广且对测量环境要求低的非接触式变形场测量方法，它通过比较物体表面变形前后不同状态下的数字散斑图像上的几何点，跟踪点的运动获得物体表面的变形和应变信息。目前常采用喷漆的方法制作物体表面的人工散斑，但是对于饱水岩石试件，如果在浸水前制作人工散斑场，浸水过程中由于试件体内的吸水作用，孔隙中的气体将被排除，试件的散斑面因为喷漆的原因，气体无法直接排出，故会产生突起气泡，从而破坏已制作好的散斑面，无法提供完整的人工散斑场面；如果在饱水后喷涂散斑点，则水分在等待散斑场风干的期间会大量蒸发，试件无法达到饱和状态。
发明内容
本发明提供了一种应用于数字散斑相关方法的饱水岩石试件表面制斑方法，以用于实现岩石试件表面制斑。
本发明的技术方案是：一种应用于数字散斑相关方法的饱水岩石试件表面制斑方法，所述方法步骤如下：
步骤一：采集天然岩样并加工成各种形状的试件；
步骤二：将试件置于干燥环境的室内静置3-7天；
步骤三：将需要自然饱水的试件放入容器自由吸水超过48h以后取出，并沾去表面水分后称重，直至重量变化小于设定值，试件达到初步饱和状态；
步骤四：用保鲜膜或橡胶模严实包裹初步饱和状态试件除需要制作散斑面的其余面；
步骤五：在试件未包裹面上均匀地喷涂一层白色底漆，并在室内自然风干1h-2h；
步骤六：在干透后的白漆面上喷涂黑漆，形成随机的黑色颗粒，并在室内自然风干1h-2h；
步骤七：拆除已完成人工散斑制作的试件的保鲜膜或橡胶模，将试件放入容器中再次自由吸水24h-48h，试件沾去表面水分后称重，直至重量变化小于设定值，试件达到自然饱和状态。
所述步骤一中，试件的形状为六面体或圆柱体。
所述步骤三中，自由吸水是将试件放置于水槽内，先注水至试件高度的1/4处，每隔2h再分别注水至试件高度的1/2和3/4处，6h后全部淹没试件，直至试件在水槽吸水超过48h以后取出。
所述步骤五中，采用的白色底漆为哑光白自动喷漆。
所述步骤六中，采用的黑漆为哑光黑自动喷漆。
所述喷涂黑漆方式为：将喷黑漆时试件位于油漆喷头斜下方并保持设定距离，使黑漆的斑点自由散落在白漆面上。
所述步骤七中，所述再次自由吸水是将拆除保鲜膜的试件置于水面高出试件高度1~2cm的水槽中。
所述步骤三和步骤七中，重量变化设定值为0.01g。
本发明的有益效果是：本发明通过改变制作散斑场的时间顺序，在岩石试件初步饱水时，用保鲜膜或橡胶模严实包裹除制作人工散斑面的其余面，再喷漆制作人工散斑，防止水分在散斑面风干期间大量蒸发。散斑完成后拆除保鲜膜或橡胶模再次将岩石试件浸水至自然饱和状态。基于初步饱水后岩体内只有非常少量的气体排出，故散斑面在第二次饱水过程中不会因气体的逸出而顶起表面出现气泡，进而保证得到饱水岩石完整的散斑面，解决了饱水岩石利用数字散斑相关方法测量应变场制作完整散斑场的问题。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
具体实施方式
实施例1：如图1所示，一种应用于数字散斑相关方法的饱水岩石试件表面制斑方法，所述方法步骤如下：
步骤一：采集天然岩样，通过岩石加工场将其切割成120mm×60mm×20mm（长×宽×厚）的长方体岩板试件；
步骤二：将试件置于干燥环境的室内静置3-7天；室内应做到正常通风，以保证试件达到室温状态；
步骤三：将需要自然饱水的试件放入容器自由吸水超过48h以后取出，并沾去表面水分后称重，直至重量变化小于设定值（即达到两次称重，重量变化小于0.01g），试件达到初步饱和状态；
步骤四：用保鲜膜或橡胶模严实包裹初步饱和状态试件除需要制作散斑面的其余面；包裹保鲜膜时试件表面尽量保持平整；用保鲜膜或橡胶模严实包裹目的在于：防止水分在制斑过程中从包裹面上蒸发，以减少整个试件的水分蒸发量。
步骤五：在试件未包裹面上均匀地喷涂一层白色底漆，并在室内自然风干1h-2h（如1h，1.5h，2h）；室内自然风干1-2h左右的目的在于：试件在制作好人工散斑后需浸水饱和，加长实干时间更有利于油漆的附着力。
步骤六：在干透后的白漆面上喷涂黑漆，形成随机的黑色颗粒，并在室内自然风干1h-2h；
步骤七：拆除已完成人工散斑制作的试件的保鲜膜或橡胶模，将试件放入容器中再次自由吸水24h-48h，试件沾去表面水分后称重，直至重量变化小于设定值，试件达到自然饱和状态。
步骤八：饱水岩石试件表面制斑完成，实验前取出自然饱水的岩石试件，用保鲜膜严实包裹整个试件，防止应变场测量前水分大量蒸发。
进一步地，可以设置所述步骤一中，试件的形状为其它六面体或圆柱体。
进一步地，可以设置所述步骤三中，自由吸水是将试件放置于水槽内，先注水至试件高度的1/4处，每隔2h再分别注水至试件高度的1/2和3/4处，6h后全部淹没试件，直至试件在水槽吸水超过48h以后取出（从先初始慢慢注水至全部淹没试件，整个在水槽吸水的时间达48h）。
进一步地，可以设置所述步骤五中，采用的白色底漆为采用先进制漆技术制造的哑光白自动喷漆。其具有操作简单、附着力强、色泽持久不变且防水等特点，表干为8min，实干为60min。
进一步地，可以设置所述步骤六中，采用的黑漆为哑光黑自动喷漆。
进一步地，可以设置所述喷涂黑漆方式为：将喷黑漆时试件位于油漆喷头斜下方并保持设定距离（如以喷涂点作为圆心，喷头圆心与喷涂点之间的水平距离为30cm，垂直距离为15cm），使黑漆的斑点自由散落在白漆面上。
进一步地，可以设置所述步骤七中，所述再次自由吸水是将拆除保鲜膜的试件置于水面高出试件高度1~2cm的水槽中（如1cm、1.5cm、2cm）。
进一步地，可以设置所述步骤三和步骤七中，重量变化设定值为0.01g。
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (8)
1.一种应用于数字散斑相关方法的饱水岩石试件表面制斑方法，其特征在于：所述方法步骤如下：
步骤一：采集天然岩样并加工成各种形状的试件；
步骤二：将试件置于干燥环境的室内静置3-7天；
步骤三：将需要自然饱水的试件放入容器自由吸水超过48h以后取出，并沾去表面水分后称重，直至重量变化小于设定值，试件达到初步饱和状态；
步骤四：用保鲜膜或橡胶模严实包裹初步饱和状态试件除需要制作散斑面的其余面；
步骤五：在试件未包裹面上均匀地喷涂一层白色底漆，并在室内自然风干1h-2h；
步骤六：在干透后的白漆面上喷涂黑漆，形成随机的黑色颗粒，并在室内自然风干1h-2h；
步骤七：拆除已完成人工散斑制作的试件的保鲜膜或橡胶模，将试件放入容器中再次自由吸水24h-48h，试件沾去表面水分后称重，直至重量变化小于设定值，试件达到自然饱和状态。
2.根据权利要求1所述的应用于数字散斑相关方法的饱水岩石试件表面制斑方法，其特征在于：所述步骤一中，试件的形状为六面体或圆柱体。
3.根据权利要求1所述的应用于数字散斑相关方法的饱水岩石试件表面制斑方法，其特征在于：所述步骤三中，自由吸水是将试件放置于水槽内，先注水至试件高度的1/4处，每隔2h再分别注水至试件高度的1/2和3/4处，6h后全部淹没试件，直至试件在水槽吸水超过48h以后取出。
4.根据权利要求1所述的应用于数字散斑相关方法的饱水岩石试件表面制斑方法，其特征在于：所述步骤五中，采用的白色底漆为哑光白自动喷漆。
5.根据权利要求1所述的应用于数字散斑相关方法的饱水岩石试件表面制斑方法，其特征在于：所述步骤六中，采用的黑漆为哑光黑自动喷漆。
6.根据权利要求1所述的应用于数字散斑相关方法的饱水岩石试件表面制斑方法，其特征在于：所述喷涂黑漆方式为：将喷黑漆时试件位于油漆喷头斜下方并保持设定距离，使黑漆的斑点自由散落在白漆面上。
7.根据权利要求1所述的应用于数字散斑相关方法的饱水岩石试件表面制斑方法，其特征在于：所述步骤七中，所述再次自由吸水是将拆除保鲜膜的试件置于水面高出试件高度1~2cm的水槽中。
8.根据权利要求1所述的应用于数字散斑相关方法的饱水岩石试件表面制斑方法，其特征在于：所述步骤三和步骤七中，重量变化设定值为0.01g。
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