专利名称：一种水电站软弱岩带剪切流变试验方法
技术领域：
本发明涉及水利水电工程领域，尤其是一种水电站软弱岩带剪切流变试验方法。
技术背景
大型水电工程的坝基、高边坡、地下厂房洞室群在施工过程中将遇到大量地质结 构面，岩体在持续不变的剪应力作用下，其变形随时间缓慢增长，在变形积累到一定程度 时，岩体原来的静力平衡被破坏，将沿一些不利的结构面产生滑移，在变形增长和应力改变 过程中，结构面的剪切强度产生损失，岩体从而会因流变破坏而失稳。岩体表现出的显著时 间相关性对工程安全影响重大。软弱岩带在不同应力下剪切破坏历时的时间效应是坝基软 弱岩带长期稳定性评价的基础试验资料，目前，对软弱岩带的剪切流变特性的研究，主要通 过室内剪切流变试验来进行研究，即将需要测试的岩体做成试件运送到实验室进行剪切流 变试验，由于软弱岩带的岩体较为松软，大尺寸的试件在运送时无法保存，因此，运送的试 件的大小受到很大限制，由于试件尺寸效应和试验条件的影响，室内剪切流变试验研究成 果无法全面真实地反映现场岩体的剪切流变特性。发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够全面真实地反映岩体剪切流变特性 的水电站软弱岩带剪切流变试验方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是该水电站软弱岩带剪切流变试验方 法，包括以下步骤
A、在平洞揭露的软弱岩带断层内进行开挖形成试验洞；
B、在不扰动现场岩体力学性状的前提下，在试验洞内进行原状制样得到试件；
C、将剪切流变试验的设备布置在试验洞内，并对试件进行剪切流变试验。
进一步的是，在步骤B中，所述原状取样得到试件采用如下方式进行首先，清除 试验洞表面的松动岩体，凿出试件初始平面，选定试件所在的位置，然后开凿试件的四周岩 体，最后浇筑钢筋混凝土形成保护罩进行养护。
进一步的是，在步骤C中，试验洞内的温度变化范围为±10°C。
进一步的是，所述试件的底部剪切面面积> 2500cm，试件最小边长> 50cm，试件 高度 > 推力方向试件边长的1/2。
进一步的是，在步骤C中，采用平推法对试件进行剪切流变试验。
进一步的是，在步骤C中，利用平推法对试件进行剪切流变试验的过程中，对多个 试件同时进行剪切流变试验，每个试件采用不同大小的正应力进行试验，并且采用逐级增 量加载的方法，每一正应力下采用多级剪切应力进行试验。
本发明的有益效果是该水电站软弱岩带剪切流变试验方法是在平洞揭露的软弱 岩带断层内的软弱岩带进行现场选取试件并进行试验，由于现场选取试件可以选取具有代 表性的、典型的软弱岩带的地质单元为试验对象，而且现场选取试件不用考虑运送时保存的问题，可以根据试验要求任意确定试件的尺寸大小，能够全面真实反映了试件效应尺寸 和试验条件的真实性，进而能够全面真实地反映岩体剪切流变特性，而且可操作性和实用 性较强，具有显著的经济效益和社会效益。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
该水电站软弱岩带剪切流变试验方法，包括以下步骤
A、在平洞揭露的软弱岩带断层内进行开挖形成试验洞；
B、在不扰动现场岩体力学性状的前提下，在试验洞内进行原状制样得到试件；
C、将剪切流变试验的设备布置在试验洞内，并对试件进行剪切流变试验。
该水电站软弱岩带剪切流变试验方法是在平洞揭露的软弱岩带断层内的软弱岩 带进行现场选取试件并进行试验，由于现场选取试件可以选取具有代表性的、典型的软弱 岩带的地质单元为试验对象，而且现场选取试件不用考虑运送时保存的问题，可以根据试 验要求任意确定试件的尺寸大小，能够全面真实反映了试件效应尺寸和试验条件的真实 性，进而能够全面真实地反映岩体剪切流变特性，而且可操作性和实用性较强，具有显著的 经济效益和社会效益。
在上述实施方式过程中，在步骤B中，所述原状取样得到试件的方法可以是多种 多样的，只要最后能够得到规定要求的试件即可，作为优选的方式是所述原状制样得到试 件采用如下方式进行首先，清除试验洞表面的松动岩体，凿出试件初始平面，选定试件所 在的位置，然后开凿试件的四周岩体，最后浇筑钢筋混凝土形成保护罩进行养护。这种方式 可以优选具有代表性的、典型的软弱岩带的地质单元为试验对象，并且利用保护罩进行养 护，可以得到完整的试件，确保最后得到的剪切流变特性更加准确。
为了得到更加准确的岩体剪切流变特性，在步骤C中，试验洞内的温度变化范围 保持在±10°c内，同时，在试验过程中，还要对试件进行保湿处理，保证全面真实地反映岩 体剪切流变特性。
进一步的是，为了全面真实地反映岩体剪切流变特性，一般要求试件的尺寸越 大越好，但，试件尺寸越大，施工难度就越大，因此，为了在全面真实地反映岩体剪切流变 特性的前提下，最大限度的降低施工难度，所述试件的底部剪切面面积> 2500cm，试件 最小边长> 50cm，试件高度> 推力方向试件边长的1/2，优选的，所述试件的尺寸优选为 500mmX 500mm。
另外，在步骤C中，采用平推法对试件进行剪切流变试验，这种试验方式所需时间 非常长，能够更加真实的反应软弱岩带断层的流变特性，同时可以收集所有相关的试验资 料。
再者，在步骤C中，利用平推法对试件进行剪切流变试验的过程中，对多个试件同 时进行剪切流变试验，每个试件采用不同大小的正应力进行试验，并且采用逐级增量加载 的方法，每一正应力下采用多级剪切应力进行试验。根据试验测取的剪切流变变形量，得出 每一级正应力和剪应力下的剪切流变位移和时间的关系，得到等时应力 应变曲线。岩体 长期强度是岩体在长期恒定的外载荷作用下，发生流变现象的临界应力值，当外载荷大于 或等于某一定值时，岩体的流变变形会持续变大并最终发生破坏；当载荷小于某一定值时，岩体的流变变形速率会随时间的推移逐渐变小，流变变形也会慢慢趋于收敛，岩体不会发 生破裂，这个应力水平的临界值就可以称为岩体的长期强度。通常情况下，一般选取五个试 件五级正应力进行试验，每级正应力对应一个试件，每一正应力下采用至少8级剪切应力 进行，剪切破坏前每一剪切应力至少7天，完成一组一般要历时280天，利用等时应力 应 变曲线，可以准确的得出长期剪切流变强度，能够更加真实的反应软弱岩带断层的流变特 性，同时可以收集所有相关的试验资料。
权利要求
1.一种水电站软弱岩带剪切流变试验方法，其特征在于包括以下步骤A、在平洞揭露的软弱岩带断层内进行开挖形成试验洞；B、在不扰动现场岩体力学性状的前提下，在试验洞内进行原状制样得到试件；C、将剪切流变试验的设备布置在试验洞内，并对试件进行剪切流变试验。
2.如权利要求1所述的水电站软弱岩带剪切流变试验方法，其特征在于在步骤B中， 所述原状取样得到试件采用如下方式进行首先，清除试验洞表面的松动岩体，凿出试件初始平面，选定试件所在的位置，然后开凿试件的四周岩体，最后浇筑钢筋混凝土形成保护罩进行养护。
3.如权利要求2所述的水电站软弱岩带剪切流变试验方法，其特征在于在步骤C中， 试验洞内的温度变化范围为± 10°C。
4.根据权利要求1至3中任意一项权利要求所述的水电站软弱岩带剪切流变试验方法，其特征在于所述试件的底部剪切面面积> 2500cm，试件最小边长> 50cm，试件高度> 推力方向试体边长的1/2。
5.如权利要求4所述的水电站软弱岩带剪切流变试验方法，其特征在于在步骤C中， 采用平推法对试件进行剪切流变试验。
6.如权利要求5所述的水电站软弱岩带剪切流变试验方法，其特征在于在步骤C中， 利用平推法对试件进行剪切流变试验的过程中，对多个试件同时进行剪切流变试验，每个试件采用不同大小的正应力进行试验，并且采用逐级增量加载的方法，每一正应力下采用多级剪切应力进行试验。
全文摘要
本发明公开了一种能够全面真实地反映岩体剪切流变特性的水电站软弱岩带剪切流变试验方法。该试验方法，包括以下步骤首先，在平洞揭露的软弱岩带断层内进行开挖形成试验洞；然后在不扰动现场岩体力学性状的前提下，在试验洞内进行原状制样得到试件；接着将剪切流变试验的设备布置在试验洞内，并对试件进行剪切流变试验。由于现场选取试件可以选取具有代表性的、典型的软弱岩带的地质单元为试验对象，而且现场选取试件不用考虑运送时保存的问题，可以根据试验要求任意确定试件的尺寸大小，能够全面真实反映了试件效应尺寸和试验条件的真实性，进而能够全面真实地反映岩体剪切流变特性。适合在水利水电工程领域推广应用。
文档编号E02D1/00GK103031832SQ201310004168
公开日2013年4月10日 申请日期2013年1月7日 优先权日2013年1月7日
发明者贺如平, 曾纪全, 费大军, 王建洪, 戴祺云 申请人:中国水电顾问集团成都勘测设计研究院