[发明专利]一种制作三维节理裂隙圆柱型岩石试样的方法

说明书

技术领域

本发明涉及岩石工程领域，具体为一种制作三维节理裂隙圆柱型岩石试样的方法。

背景技术

在岩土工程领域，含节理裂隙岩石是矿山、水利、石油、核废料存储等各种岩石工程中经常遇到的一种复杂介质。大量工程实践表明，岩石工程的失稳破坏，通常是由于内部裂隙的张开、起裂、扩展以及贯通而产生新的剪切滑动面所引起的。研究裂隙分布对岩石强度变形等力学参数的影响和裂纹起裂、扩展和贯通模式具有重要的理论价值和实践意义。

采用室内模型材料研究断裂裂隙岩石的方法，虽然能较好的反映岩石材料的性质，但由于真实材料存在显著的非均质性，矿物颗粒、边界效应以及胶结程度不同的影响等因素难以在岩石类脆性材料中真正体现，因此在真实岩石材料中预制断续分布裂隙进行试验研究成为探讨断续裂隙岩石力学特征和裂纹扩展过程不可或缺的一种方法。但是，目前关于含贯穿型节理裂隙岩样的制作成为了制约节理裂隙岩石力学试验研究发展的一个难点。目前国内外相关裂隙制作方法的研究现状如下：

1、《制备预置有三维裂隙高脆性透明类岩石材料试件的模具》专利介绍了一种埋入云母片的方法预制内置裂隙的方法(参见专利号CN203680625U，发明人朱维申，等)，该方法适用于水泥砂浆等相似模型材料，不适用于真实岩石材料。

2、《一种含随机多裂纹体的类岩石材料试件的制备方法》专利介绍了一种在水泥砂浆初凝前,将裂纹分布图纸平铺于水泥砂浆表面,用不同长度金属薄片刺穿图纸上裂纹线段,垂直插入水泥砂浆，养护后抽取将金属薄片拔出预制裂隙的方法(参见申请号201110401994.4，发明人赵延林，等)，该方法适用于水泥砂浆等相似模型材料，不适用于真实岩石材料。

3、《一种随机裂隙岩石试样的制作方法》专利介绍了一种在水泥砂浆材料中埋入锡条预制随机裂隙的方法(参见专利号201410052815.4，发明人杨文东，等)，该方法适用于水泥砂浆等相似模型材料，不适用于真实岩石材料。

4、《岩石中三维单裂隙扩展过程的试验研究和数值模拟》一文介绍了一种在非饱和树脂材料中预先埋入薄铜片的方法模拟三维内置裂隙的方法(参见《煤炭学报》2013年第3期,作者付金伟,等)，该方法适用于水泥砂浆等相似模型材料，不适用于真实岩石材料，而且铜片有一定的强度和硬度，不能真实模拟裂隙。

5、《三维内置裂隙倾角对类岩石材料拉伸力学性能和断裂特征的影响》一文介绍了一种类岩石试样中埋入聚酷薄膜片制作三维内置裂隙的方法(参见《岩石力学与工程学报》2009年第2期,作者李术才,等),该方法适用于水泥砂浆等相似模型材料,而且聚酷薄膜片具有一定的硬度,不能有效制作多裂隙岩样

6、《含三维预置单裂纹缺陷岩石破坏试验研究》一文介绍了一种将完整圆柱形试样平分切割并打磨，运用超声钻制作预制裂隙，之后用两片高性能黏胶将两部分试样精确地黏结在一起的方法制作内置裂隙(参见《岩石力学与工程学报》2008年增2期,作者林鹏,等)，该方法将岩样分割成两部分再黏结起来，破坏了岩样的整体性，且黏结剂的影响难以消除。

7、《Experimentalinvestigationonstrengthandfailurebehaviorofpre-crackedmarbleunderconventionaltriaxialcompression》一文中介绍了一种采用高速电动切割机切割岩样，并在裂隙内充填软弱石膏材料的方法预制闭合裂隙(参见《InternationalJournalofSolidsandStructures》2008年17期,作者YangSQ等)，该方法从岩样表面向内部切割，无法在岩石内部切割制作断续裂隙。

8、《裂隙岩石的应力–水流–化学耦合作用试验研究》一文介绍了一种先加工圆柱形的模具，然后采用钻头钻孔，最后用钢丝锯伸进小孔中沿着模具上预制裂纹的切口来回拉锯完成预制裂纹的制作方法(参见《岩石力学与工程学报》2008年4期，作者鲁祖德，等)，该方法加工的裂隙中间会有大于裂隙宽度的圆孔，圆孔的影响难以消除，而且钢丝锯来回切割难以保证裂隙的光滑度。