一種原位柱狀節(jié)理巖石的試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭苽浞椒?br>【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及巖石力學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種原位柱狀節(jié)理巖石。
【背景技術(shù)】
[0002]柱狀節(jié)理巖體是一種具有特殊巖體結(jié)構(gòu)和力學(xué)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(guān)的工程問題，是當(dāng)前巖石力學(xué)界研宄的熱點(diǎn)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(jìn)行相關(guān)力學(xué)試驗(yàn)。巖體力學(xué)的試驗(yàn)方法可以分為現(xiàn)場原位試驗(yàn)和室內(nèi)試驗(yàn)，其中大型現(xiàn)場試驗(yàn)工作復(fù)雜，試驗(yàn)昂貴，而且不可避免的受到現(xiàn)場條件以及尺寸效應(yīng)的影響，所得結(jié)果還需進(jìn)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(jié)構(gòu)破壞，目前室內(nèi)試驗(yàn)研宄鮮見于文獻(xiàn)，而預(yù)制節(jié)理材料的室內(nèi)試驗(yàn)中的節(jié)理構(gòu)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(yàn)成果不能真實(shí)反應(yīng)自然界的柱狀節(jié)理巖體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種真實(shí)且還原性高的原位柱狀節(jié)理巖石的試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭苽浞椒ā?br>[0006]技術(shù)方案:本發(fā)明提供了一種原位柱狀節(jié)理巖石的試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭苽浞椒?，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(nèi)的柱體斷面；
(2)根據(jù)斷面節(jié)理的分布，得到相應(yīng)區(qū)域內(nèi)多個(gè)不規(guī)則多邊形節(jié)理素描圖，并對(duì)每個(gè)多邊形編號(hào)，節(jié)理素描圖是由原位的柱體斷面得到的，并能真實(shí)反映柱狀節(jié)理的斷面形態(tài)；
(3)對(duì)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(duì)應(yīng)模具，采用與原型物理力學(xué)性質(zhì)相似的材料生成柱體模型，并將柱體膠結(jié)成立方塊模型，形成與原位柱狀節(jié)理巖體結(jié)構(gòu)一致并按比例縮小的相似材料模型；
(4)對(duì)立方塊模型養(yǎng)護(hù)后，切割打磨成標(biāo)準(zhǔn)尺寸試樣，即可在室內(nèi)試驗(yàn)儀器上進(jìn)行節(jié)理巖體的物理力學(xué)試驗(yàn)。
[0007]進(jìn)一步，步驟(3)所述與原型物理力學(xué)性質(zhì)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(yàn)要求采用其他性質(zhì)材料。
[0008]進(jìn)一步，步驟(3)所述將柱體膠結(jié)成立方塊模型的膠結(jié)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(yàn)的需求，選用不同性質(zhì)的材料。
[0009]可根據(jù)不同試驗(yàn)儀器的要求，步驟(4)對(duì)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(jìn)一步，步驟(4)所述立方塊模型按照相應(yīng)材料的養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。
[0011]有益效果:本發(fā)明試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭苽浞椒◤默F(xiàn)場實(shí)際出發(fā)，在遵循相似原理的前提下制作相似模型進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，能解決原位試驗(yàn)的困難又不失真實(shí)性，試驗(yàn)結(jié)果可為工程計(jì)算與研宄提供依據(jù)，具有較高的實(shí)用價(jià)值，且無需額外設(shè)計(jì)試驗(yàn)儀器，試驗(yàn)費(fèi)用低廉，具有很好的經(jīng)濟(jì)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(shí)施方式】
[0016]下面對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所述實(shí)施例。
[0017]實(shí)施例:一種原位柱狀節(jié)理巖石的試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭苽浞椒ǎ唧w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(yīng)對(duì)于試驗(yàn)準(zhǔn)確性的影響，步驟一中所取柱狀節(jié)理巖體斷面應(yīng)包含足夠數(shù)量的柱體單元，本實(shí)例中為63個(gè)柱體斷面；
步驟二:根據(jù)斷面節(jié)理的分布，得到相應(yīng)的不規(guī)則多邊形節(jié)理分布圖，并對(duì)每個(gè)多邊形編號(hào)，如圖1所不;
步驟三:對(duì)步驟二中的斷面素描圖，按比例20:1縮放生成對(duì)應(yīng)模具，如圖2所示，采用與原型物理力學(xué)性質(zhì)相似的材料生成柱體模型，并以膠結(jié)材料將柱體結(jié)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(xué)性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)立方塊模型進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，靜置在室內(nèi)20±2攝氏度，濕度大于95%RH的條件下養(yǎng)護(hù)28天；然后按照試驗(yàn)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(nèi)試驗(yàn)儀器上進(jìn)行節(jié)理巖體的物理力學(xué)試驗(yàn)。
[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(xì)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(jié)合成立方塊柱狀節(jié)理巖體的膠結(jié)材料采用白水泥和水按照2:1的比例混合。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種原位柱狀節(jié)理巖石的試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭苽浞椒?，其特征在?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(nèi)的柱體斷面； (2)根據(jù)斷面節(jié)理的分布，得到相應(yīng)區(qū)域內(nèi)多個(gè)不規(guī)則多邊形節(jié)理素描圖，并對(duì)每個(gè)多邊形編號(hào)； (3)對(duì)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(duì)應(yīng)模具，采用與原型物理力學(xué)性質(zhì)相似的材料生成柱體模型，并將柱體膠結(jié)成立方塊模型； (4)對(duì)立方塊模型養(yǎng)護(hù)后，切割打磨成標(biāo)準(zhǔn)尺寸試樣，即可在室內(nèi)試驗(yàn)儀器上進(jìn)行節(jié)理巖體的物理力學(xué)試驗(yàn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原位柱狀節(jié)理巖石的試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭苽浞椒?，其特征在?步驟(3)所述與原型物理力學(xué)性質(zhì)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(quán)利要求1所述的原位柱狀節(jié)理巖石的試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭苽浞椒?，其特征在?步驟(3)所述將柱體膠結(jié)成立方塊模型的膠結(jié)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(quán)利要求1所述的原位柱狀節(jié)理巖石的試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭苽浞椒ǎ涮卣髟谟?步驟(4)對(duì)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(quán)利要求1或2所述的原位柱狀節(jié)理巖石的試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭苽浞椒?，其特征在?步驟(4)所述立方塊模型按照相應(yīng)材料的養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。
【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(yàn)?zāi)Ｐ椭苽浞椒?，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(nèi)的柱體斷面，得到相應(yīng)區(qū)域內(nèi)多個(gè)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(duì)應(yīng)模具，采用與原型物理力學(xué)性質(zhì)相似的材料生成柱體模型，并將柱體膠結(jié)成立方塊模型，對(duì)立方塊模型養(yǎng)護(hù)后，切割打磨成標(biāo)準(zhǔn)尺寸試樣，即可在室內(nèi)試驗(yàn)儀器上進(jìn)行節(jié)理巖體的物理力學(xué)試驗(yàn)。本發(fā)明試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭苽浞椒◤默F(xiàn)場實(shí)際出發(fā)，在遵循相似原理的前提下制作相似模型進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，能解決原位試驗(yàn)的困難又不失真實(shí)性，試驗(yàn)結(jié)果可為工程計(jì)算與研究提供依據(jù)，具有較高的實(shí)用價(jià)值，且無需額外設(shè)計(jì)試驗(yàn)儀器，試驗(yàn)費(fèi)用低廉，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。
【IPC分類】G01N1-28
【公開號(hào)】CN104596822
【申請(qǐng)?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(qǐng)人】河海大學(xué)
【公開日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2015年2月5日