[发明专利]一种基于岩石-砂浆界面气体渗透试验的岩石与砂浆组合试样制备方法

说明书

本发明公开了一种基于岩石‑砂浆界面气体渗透试验的岩石与砂浆组合试样制备方法，首先花岗岩岩体中进行切割、钻芯得到巴西盘圆柱体试样；然后对巴西盘圆柱体试样进行二次取芯得到中空的空心试样；对取芯后的空心试样内壁进行粗糙度处理；按照设计需求进行水泥砂浆的配合比设计，拌合砂浆，然后对空心试样中间圆孔进行砂浆浇筑，固化脱模后得到岩石与砂浆组合试样；将岩石与砂浆组合试样在水中进行养护即可用于实验研究。本发明能够能够用于对岩石与砂浆界面气体渗透特性进行研究，能够很好的结合实际的工程地质条件，模拟最佳的交界面状态，对于提高围岩和混凝土屏障结构的安全性以及我国能源的可持续发展具有重要的科学价值和实际意义。

技术领域

本发明涉及一种岩石试样制作方法，具体涉及一种基于岩石-砂浆界面气体渗透试验的岩石与砂浆组合试样制备方法，该岩石与砂浆组合试样可用于试验研究不同温度、渗流、应力以及化学环境多场耦合作用下岩石-砂浆界面气体渗透特性。

背景技术

目前高放废物处置较为切实可行的方案是深地质处置，并通常采用“多重屏障系统”设计，将放射性废物与外界环境进行永久隔离。其中工程屏障包括回填材料、水泥质填充材料及巷道混凝土衬里，天然屏障指核废料处置库的主岩。

我国目前将甘肃北山花岗岩作为候选主岩。由于放射性物质的衰变放热，地下处置场地的开挖与建造，以及地下水的存在，放射性废物地下处置安全性研究必须考虑各种不同的工况。作为工程屏障的混凝土经过漫长的时间会衰退分解产生高碱性溶解物，与地下水的接触形成高碱性孔隙水。在混凝土与花岗岩界面处，花岗岩中的二氧化硅在高碱性环境下加速溶解，导致围岩局部矿物组分的破坏，减弱天然屏障防护作用。核废料在处置过程中会放出热量，作为在较高地应力作用下的花岗岩体和混凝土屏障，由于高放废物处置库的开挖而引起的微裂隙及区域的破碎过程以及由此而引起的岩体渗透率、裂隙张开度及混凝土热裂隙的出现，通过工程屏障的气体最终会通过花岗岩地质屏障，发生渗漏。

针对核废料地质处置围岩和混凝土屏障结构的安全性问题，无法直接研究，通过制造模拟最真实的交界面状态，可用于研究花岗岩裂隙及混凝土介质各自的多场耦合作用，同时也可用于对混凝土和花岗岩的接触界面的物理、力学、化学及渗透性耦合作用进行试验研究，对于提高围岩和混凝土屏障结构的安全性以及我国能源的可持续发展具有重要的科学价值和实际意义。

发明内容

本发明的目的就是要研究岩石与砂浆界面的气体渗透特性以用于上述的工程背景中，提供一种可以用于不同围压、渗透压、温度、湿度以及酸碱度条件下渗透性研究的特殊试样，它是一种更为全面，更好地模拟了实际工程环境的实验试样。

本发明的内容为：一种基于岩石-砂浆界面气体渗透试验的岩石与砂浆组合试样的制备方法，通过以下技术措施实现：步骤1，初始岩石试样的制备；步骤2，对岩石进行二次取芯得到中空的特殊岩石试样；步骤3，对取芯后的试样内壁进行粗糙度处理；步骤4，进行水泥砂浆的配合比设计，拌合砂浆；步骤5，砂浆浇筑；步骤6，对试样进行养护，试样整体置于水中养护足够的时间使其处于稳定状态。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于岩石-砂浆界面气体渗透试验的岩石与砂浆组合试样制备方法，其特征在于：包括步骤：

步骤一、初始的岩石试样制备，对花岗岩岩体中进行切割、钻芯、磨平得到巴西盘圆柱体试样；

步骤二、二次钻芯，在巴西盘圆柱体试样上进行二次取芯，得到中间有圆孔的空心试样；

步骤三、对二次取芯后的空心试样的内壁进行表面处理，使空心试样的内壁表面粗糙度均一，模拟真实交界面特征；

步骤四、对水泥砂浆按照设计要求配料混合，并拌和均匀；