一種原位柱狀節(jié)理巖石的試驗模型制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及巖石力學領域，具體涉及一種原位柱狀節(jié)理巖石。
【背景技術】
[0002]柱狀節(jié)理巖體是一種具有特殊巖體結構和力學特性的原生節(jié)理巖體，廣泛地分布于中國西南水電開發(fā)區(qū)域，諸如大型水電站:金安橋、白鶴灘、溪洛渡等，因此普遍存在與柱狀節(jié)理巖體相關的工程問題，是當前巖石力學界研宄的熱點之一。
[0003]為研宄工程現(xiàn)場廣泛賦存的柱狀節(jié)理巖體，需要進行相關力學試驗。巖體力學的試驗方法可以分為現(xiàn)場原位試驗和室內試驗，其中大型現(xiàn)場試驗工作復雜，試驗昂貴，而且不可避免的受到現(xiàn)場條件以及尺寸效應的影響，所得結果還需進一步分析。
[0004]柱狀節(jié)理巖體的破壞形式多為節(jié)理面的結構破壞，目前室內試驗研宄鮮見于文獻，而預制節(jié)理材料的室內試驗中的節(jié)理構造都較為規(guī)則和簡單，與自然界的柱狀節(jié)理巖體相差甚大，所得試驗成果不能真實反應自然界的柱狀節(jié)理巖體。
【發(fā)明內容】
[0005]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種真實且還原性高的原位柱狀節(jié)理巖石的試驗模型制備方法。
[0006]技術方案:本發(fā)明提供了一種原位柱狀節(jié)理巖石的試驗模型制備方法，包括如下步驟:
(1)在工程現(xiàn)場選取所要研宄的柱狀節(jié)理巖體區(qū)域，沿垂直于柱體軸向方向切割，得到區(qū)域內的柱體斷面；
(2)根據(jù)斷面節(jié)理的分布，得到相應區(qū)域內多個不規(guī)則多邊形節(jié)理素描圖，并對每個多邊形編號，節(jié)理素描圖是由原位的柱體斷面得到的，并能真實反映柱狀節(jié)理的斷面形態(tài)；
(3)對步驟(2)中的斷面節(jié)理素描圖，按相似比10:1?25:1縮放生成對應模具，采用與原型物理力學性質相似的材料生成柱體模型，并將柱體膠結成立方塊模型，形成與原位柱狀節(jié)理巖體結構一致并按比例縮小的相似材料模型；
(4)對立方塊模型養(yǎng)護后，切割打磨成標準尺寸試樣，即可在室內試驗儀器上進行節(jié)理巖體的物理力學試驗。
[0007]進一步，步驟(3)所述與原型物理力學性質相似的材料為脆性摩擦材料，包括水泥漿、水泥砂漿或者石膏，也可依據(jù)試驗要求采用其他性質材料。
[0008]進一步，步驟(3)所述將柱體膠結成立方塊模型的膠結材料采用白水泥和水按1.5:1~2.5:1的比例混合，可根據(jù)不同試驗的需求，選用不同性質的材料。
[0009]可根據(jù)不同試驗儀器的要求，步驟(4)對立方塊模型切割打磨成圓柱或立方塊體，尺寸包括 Φ 50mmX 100mm、Φ 50mmX 1 20mm 的等圓柱及 80mmX 80mmX 80mm、10mmX 10mmX 100mm的立方塊體，根據(jù)不同傾角等要求按照0~90°加工成型。
[0010]進一步，步驟(4)所述立方塊模型按照相應材料的養(yǎng)護標準進行養(yǎng)護。
[0011]有益效果:本發(fā)明試驗模型制備方法從現(xiàn)場實際出發(fā)，在遵循相似原理的前提下制作相似模型進行室內試驗，能解決原位試驗的困難又不失真實性，試驗結果可為工程計算與研宄提供依據(jù)，具有較高的實用價值，且無需額外設計試驗儀器，試驗費用低廉，具有很好的經濟效益。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明中由柱體斷面圖得到的節(jié)理分布示意圖。
[0013]圖2是本發(fā)明中柱體模型示意圖。
[0014]圖3是本發(fā)明中柱狀節(jié)理巖體模型示意圖。
[0015]圖4是本發(fā)明中柱狀節(jié)理巖體試樣示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面對本發(fā)明技術方案進行詳細說明，但是本發(fā)明的保護范圍不局限于所述實施例。
[0017]實施例:一種原位柱狀節(jié)理巖石的試驗模型制備方法，具體如下:
步驟一:在工程現(xiàn)場選取所要研宄的柱狀節(jié)理巖體區(qū)域，沿垂直于柱體方向切割柱體，依據(jù)斷面上節(jié)理的走向畫出節(jié)理分布，得到柱體斷面素描圖，為降低尺寸效應對于試驗準確性的影響，步驟一中所取柱狀節(jié)理巖體斷面應包含足夠數(shù)量的柱體單元，本實例中為63個柱體斷面；
步驟二:根據(jù)斷面節(jié)理的分布，得到相應的不規(guī)則多邊形節(jié)理分布圖，并對每個多邊形編號，如圖1所不;
步驟三:對步驟二中的斷面素描圖，按比例20:1縮放生成對應模具，如圖2所示，采用與原型物理力學性質相似的材料生成柱體模型，并以膠結材料將柱體結合成立方塊柱狀節(jié)理巖體模型，見圖3;
步驟四:根據(jù)《普通混凝土力學性能試驗方法標準》對立方塊模型進行養(yǎng)護，靜置在室內20±2攝氏度，濕度大于95%RH的條件下養(yǎng)護28天；然后按照試驗要求，如圖4所示，將立方塊切割打磨成Φ50ι?πιΧ 10mm的節(jié)理傾角為90°的圓柱試樣，室內試驗儀器上進行節(jié)理巖體的物理力學試驗。
[0018]具體的，步驟三相似材料采用以下重量份數(shù)的原料配比:
(1)水泥I份
(2)細砂0.3?0.7份
(3)水0.3~0.6 份
(4)減水劑0.002~0.005 份 (5 )消泡劑 0.002-0.006 份
此外，將柱體結合成立方塊柱狀節(jié)理巖體的膠結材料采用白水泥和水按照2:1的比例混合。
【主權項】
1.一種原位柱狀節(jié)理巖石的試驗模型制備方法，其特征在于:包括如下步驟: (1)在工程現(xiàn)場選取所要研宄的柱狀節(jié)理巖體區(qū)域，沿垂直于柱體軸向方向切割，得到區(qū)域內的柱體斷面； (2)根據(jù)斷面節(jié)理的分布，得到相應區(qū)域內多個不規(guī)則多邊形節(jié)理素描圖，并對每個多邊形編號； (3)對步驟(2)中的斷面節(jié)理素描圖，按相似比10:1?25:1縮放生成對應模具，采用與原型物理力學性質相似的材料生成柱體模型，并將柱體膠結成立方塊模型； (4)對立方塊模型養(yǎng)護后，切割打磨成標準尺寸試樣，即可在室內試驗儀器上進行節(jié)理巖體的物理力學試驗。
2.根據(jù)權利要求1所述的原位柱狀節(jié)理巖石的試驗模型制備方法，其特征在于:步驟(3)所述與原型物理力學性質相似的材料為脆性摩擦材料，包括水泥漿、水泥砂漿或者石膏。
3.根據(jù)權利要求1所述的原位柱狀節(jié)理巖石的試驗模型制備方法，其特征在于:步驟(3)所述將柱體膠結成立方塊模型的膠結材料采用白水泥和水按1.5:1-2.5:1的比例混入口 ο
4.根據(jù)權利要求1所述的原位柱狀節(jié)理巖石的試驗模型制備方法，其特征在于:步驟(4)對所述立方塊模型切割打磨成圓柱或立方塊體，包括尺寸為Φ50πιπιΧ 100mm、Φ50mmX 1 20mm 的等圓柱及 80mmX80mmX80mm、10OmmX 10OmmX 10Omm 的立方塊體，按照0-90°傾角加工成型。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的原位柱狀節(jié)理巖石的試驗模型制備方法，其特征在于:步驟(4)所述立方塊模型按照相應材料的養(yǎng)護標準進行養(yǎng)護。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種原位柱狀節(jié)理巖石的試驗模型制備方法，在工程現(xiàn)場選取所要研究的柱狀節(jié)理巖體區(qū)域，沿垂直于柱體軸向方向切割，得到區(qū)域內的柱體斷面，得到相應區(qū)域內多個不規(guī)則多邊形節(jié)理素描圖，按相似比10:1～25:1縮放生成對應模具，采用與原型物理力學性質相似的材料生成柱體模型，并將柱體膠結成立方塊模型，對立方塊模型養(yǎng)護后，切割打磨成標準尺寸試樣，即可在室內試驗儀器上進行節(jié)理巖體的物理力學試驗。本發(fā)明試驗模型制備方法從現(xiàn)場實際出發(fā)，在遵循相似原理的前提下制作相似模型進行室內試驗，能解決原位試驗的困難又不失真實性，試驗結果可為工程計算與研究提供依據(jù)，具有較高的實用價值，且無需額外設計試驗儀器，試驗費用低廉，具有很好的經濟效益。
【IPC分類】G01N1-28
【公開號】CN104596822
【申請?zhí)枴緾N201510060098
【發(fā)明人】徐衛(wèi)亞, 吉華, 王如賓, 王環(huán)玲, 冉少鵬, 張久長, 林志南
【申請人】河海大學
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年2月5日