[发明专利]岩土工程围岩变形实验装置以及实验方法

说明书

一种围岩变形实验装置以及实验方法，通过模型实验对围岩变形的力学特点进行研究，并且能较好的进行模型设计、实验条件选择及多因素综合模拟，可有效反映真实环境下的岩体变形规律。能够实现准确反映地质体固化时压力随深度的变化规律，同时还避免了竖直铸板法将模型材料成型时导致固化中的变形也相应增加的问题。

技术领域

本发明涉及一种工程地质体模拟实验装置，尤其是涉及一种岩土工程围岩变形实验装置以及实验方法。

背景技术

岩石是由不同的矿物组合构成，而各种各样的岩石则是构成岩体的基础。岩体是整个地质体的一部分，由于构造作用、风化、变质等原因，岩体内部形成许多结构面，它把岩体分成各种形状和大小的岩块，整个岩体在某个初始应力状态下处于一定的相对平衡状态。

由于工程力的作用破坏了岩体原先的初始状态，使结构周围一定范围内的原有岩体受到影响。受到影响范围内的那部分岩(土)体，即称之为围岩。结构工程在开挖之前，岩体处于一定的应力平衡状态，开挖使围岩发生卸荷回弹和应力重分布。施工过程中因围岩应力状态的变化大，或因岩体强度低，以致围岩适应不了回弹应力和重分布的应力的作用而丧失其稳定性。此时，如果不加固或者虽然加固但未保证其质量，都会引起围岩的破坏，对工程的施工和营运造成危害。

围岩的性质是决定支护类型、支护时机以及支护的应力、应变状态的重要影响因素，是分析隧道围岩的稳定性、选用衬砌支护合理参数的基础。具体的说，围岩的结构特征、完整状态、围岩强度、地下水作用、蠕变等因素使得修筑工程的地质环境千变万化，对各种围岩的特性进行研究是进行合理设计的基础。

岩土工程是涉及地质力学、土木工程等多领域交叉学科，常用的研究方法包括实验实验或测量、理论研究、模型实验等。相对前两者，模型实验可在短期内通过实验室环境对相似材料的力学特点进行研究，并且能较好的进行模型设计、实验条件选择及多因素综合模拟，可有效反映真实环境下的岩体蠕变规律。

与原型的力学实验相比，相似实验耗时少、费用少、样品设计及制作简单，是研究岩体工程的有效手段。在实验室环境下，可以较好的对模型材料的配比、实验条件等方面进行调整控制，以使相似材料更好反映原型材料的蠕变规律。确定相似料后，进行模型相似实验。通过相似准则对相似实验的结果进行研究，以揭示原型的相似规律。

在研究开挖引起的围岩变形的研究中，通常采用水平铸板法形成模型材料，但是其在制备过程中竖向高度都是一样的，在物理力学性质上不具有深度上差异并导致不能正确反映实际位移方向和相对大小。中国科学院地质与地球物理研究所在201110309194.X的发明专利中，提出来一种模拟开挖引起围岩变形的实验方法及其实验装置，采用竖直铸板法进行在竖向进行模型体的一体成型制备，从而能够准确反映地质体固化时压力随深度的变化规律；但是由于采用竖直铸板法仅能够将模型材料一次成型，而模型材料体积越大其在固化中的变形也相应增加，导致对于实验结果产生影响；同时，其在生成开挖轮廓线时，需要将侧面玻璃板取出进行加工，从而导致模型材料在生成开挖轮廓线没有横向压力，从而实验影响试验结果。

发明内容

本发明作为201110309194.X的改进，提供一种围岩变形实验装置以及实验方法，能够解决上述技术问题。