一种原位柱状节理岩石的试验模型制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及岩石力学领域，具体涉及一种原位柱状节理岩石。
【背景技术】
[0002]柱状节理岩体是一种具有特殊岩体结构和力学特性的原生节理岩体，广泛地分布于中国西南水电开发区域，诸如大型水电站:金安桥、白鹤滩、溪洛渡等，因此普遍存在与柱状节理岩体相关的工程问题，是当前岩石力学界研宄的热点之一。
[0003]为研宄工程现场广泛赋存的柱状节理岩体，需要进行相关力学试验。岩体力学的试验方法可以分为现场原位试验和室内试验，其中大型现场试验工作复杂，试验昂贵，而且不可避免的受到现场条件以及尺寸效应的影响，所得结果还需进一步分析。
[0004]柱状节理岩体的破坏形式多为节理面的结构破坏，目前室内试验研宄鲜见于文献，而预制节理材料的室内试验中的节理构造都较为规则和简单，与自然界的柱状节理岩体相差甚大，所得试验成果不能真实反应自然界的柱状节理岩体。
【发明内容】
[0005]发明目的:本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种真实且还原性高的原位柱状节理岩石的试验模型制备方法。
[0006]技术方案:本发明提供了一种原位柱状节理岩石的试验模型制备方法，包括如下步骤:
(1)在工程现场选取所要研宄的柱状节理岩体区域，沿垂直于柱体轴向方向切割，得到区域内的柱体断面；
(2)根据断面节理的分布，得到相应区域内多个不规则多边形节理素描图，并对每个多边形编号，节理素描图是由原位的柱体断面得到的，并能真实反映柱状节理的断面形态；
(3)对步骤(2)中的断面节理素描图，按相似比10:1?25:1缩放生成对应模具，采用与原型物理力学性质相似的材料生成柱体模型，并将柱体胶结成立方块模型，形成与原位柱状节理岩体结构一致并按比例缩小的相似材料模型；
(4)对立方块模型养护后，切割打磨成标准尺寸试样，即可在室内试验仪器上进行节理岩体的物理力学试验。
[0007]进一步，步骤(3)所述与原型物理力学性质相似的材料为脆性摩擦材料，包括水泥浆、水泥砂浆或者石膏，也可依据试验要求采用其他性质材料。
[0008]进一步，步骤(3)所述将柱体胶结成立方块模型的胶结材料采用白水泥和水按1.5:1~2.5:1的比例混合，可根据不同试验的需求，选用不同性质的材料。
[0009]可根据不同试验仪器的要求，步骤(4)对立方块模型切割打磨成圆柱或立方块体，尺寸包括 Φ 50mmX 100mm、Φ 50mmX 1 20mm 的等圆柱及 80mmX 80mmX 80mm、10mmX 10mmX 100mm的立方块体，根据不同倾角等要求按照0~90°加工成型。
[0010]进一步，步骤(4)所述立方块模型按照相应材料的养护标准进行养护。
[0011]有益效果:本发明试验模型制备方法从现场实际出发，在遵循相似原理的前提下制作相似模型进行室内试验，能解决原位试验的困难又不失真实性，试验结果可为工程计算与研宄提供依据，具有较高的实用价值，且无需额外设计试验仪器，试验费用低廉，具有很好的经济效益。
【附图说明】
[0012]图1是本发明中由柱体断面图得到的节理分布示意图。
[0013]图2是本发明中柱体模型示意图。
[0014]图3是本发明中柱状节理岩体模型示意图。
[0015]图4是本发明中柱状节理岩体试样示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
[0017]实施例:一种原位柱状节理岩石的试验模型制备方法，具体如下:
步骤一:在工程现场选取所要研宄的柱状节理岩体区域，沿垂直于柱体方向切割柱体，依据断面上节理的走向画出节理分布，得到柱体断面素描图，为降低尺寸效应对于试验准确性的影响，步骤一中所取柱状节理岩体断面应包含足够数量的柱体单元，本实例中为63个柱体断面；
步骤二:根据断面节理的分布，得到相应的不规则多边形节理分布图，并对每个多边形编号，如图1所不;
步骤三:对步骤二中的断面素描图，按比例20:1缩放生成对应模具，如图2所示，采用与原型物理力学性质相似的材料生成柱体模型，并以胶结材料将柱体结合成立方块柱状节理岩体模型，见图3;
步骤四:根据《普通混凝土力学性能试验方法标准》对立方块模型进行养护，静置在室内20±2摄氏度，湿度大于95%RH的条件下养护28天；然后按照试验要求，如图4所示，将立方块切割打磨成Φ50ι?πιΧ 10mm的节理倾角为90°的圆柱试样，室内试验仪器上进行节理岩体的物理力学试验。
[0018]具体的，步骤三相似材料采用以下重量份数的原料配比:
(1)水泥I份
(2)细砂0.3?0.7份
(3)水0.3~0.6 份
(4)减水剂0.002~0.005 份 (5 )消泡剂 0.002-0.006 份
此外，将柱体结合成立方块柱状节理岩体的胶结材料采用白水泥和水按照2:1的比例混合。
【主权项】
1.一种原位柱状节理岩石的试验模型制备方法，其特征在于:包括如下步骤: (1)在工程现场选取所要研宄的柱状节理岩体区域，沿垂直于柱体轴向方向切割，得到区域内的柱体断面； (2)根据断面节理的分布，得到相应区域内多个不规则多边形节理素描图，并对每个多边形编号； (3)对步骤(2)中的断面节理素描图，按相似比10:1?25:1缩放生成对应模具，采用与原型物理力学性质相似的材料生成柱体模型，并将柱体胶结成立方块模型； (4)对立方块模型养护后，切割打磨成标准尺寸试样，即可在室内试验仪器上进行节理岩体的物理力学试验。
2.根据权利要求1所述的原位柱状节理岩石的试验模型制备方法，其特征在于:步骤(3)所述与原型物理力学性质相似的材料为脆性摩擦材料，包括水泥浆、水泥砂浆或者石膏。
3.根据权利要求1所述的原位柱状节理岩石的试验模型制备方法，其特征在于:步骤(3)所述将柱体胶结成立方块模型的胶结材料采用白水泥和水按1.5:1-2.5:1的比例混入口 ο
4.根据权利要求1所述的原位柱状节理岩石的试验模型制备方法，其特征在于:步骤(4)对所述立方块模型切割打磨成圆柱或立方块体，包括尺寸为Φ50πιπιΧ 100mm、Φ50mmX 1 20mm 的等圆柱及 80mmX80mmX80mm、10OmmX 10OmmX 10Omm 的立方块体，按照0-90°倾角加工成型。
5.根据权利要求1或2所述的原位柱状节理岩石的试验模型制备方法，其特征在于:步骤(4)所述立方块模型按照相应材料的养护标准进行养护。
【专利摘要】本发明公开了一种原位柱状节理岩石的试验模型制备方法，在工程现场选取所要研究的柱状节理岩体区域，沿垂直于柱体轴向方向切割，得到区域内的柱体断面，得到相应区域内多个不规则多边形节理素描图，按相似比10:1～25:1缩放生成对应模具，采用与原型物理力学性质相似的材料生成柱体模型，并将柱体胶结成立方块模型，对立方块模型养护后，切割打磨成标准尺寸试样，即可在室内试验仪器上进行节理岩体的物理力学试验。本发明试验模型制备方法从现场实际出发，在遵循相似原理的前提下制作相似模型进行室内试验，能解决原位试验的困难又不失真实性，试验结果可为工程计算与研究提供依据，具有较高的实用价值，且无需额外设计试验仪器，试验费用低廉，具有很好的经济效益。
【IPC分类】G01N1-28
【公开号】CN104596822
【申请号】CN201510060098
【发明人】徐卫亚, 吉华, 王如宾, 王环玲, 冉少鹏, 张久长, 林志南
【申请人】河海大学
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年2月5日