[发明专利]用于断续陡缓裂隙诱发岩体倾倒变形破坏试验的试件

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于断续陡缓裂隙诱发岩体倾倒变形破坏试验的试件，相应地，同时提供一种断续陡缓裂隙诱发岩体倾倒变形破坏的试验分析方法，属于物理模型试验技术领域。

背景技术

陡缓裂隙：在反倾层状岩坡中，多数坡体中存在至少一组陡倾(大于45°)坡外的裂隙结构面，同时亦存在一组缓倾向(小于45°)坡外的裂隙结构面。

倾倒变形破坏：是边坡变形破坏中的一种典型现象。其形成机制为(似)层状岩体，在自重产生的弯矩作用下，由前缘开始向临空方向作悬臂梁弯曲，并逐渐向坡内发展，最终发生倾倒破坏。

在众多岩浆岩及变质岩形成的岩质斜坡中，由于原生地质成因或者后期地质改造作用，常常于坡体内形成走向平行于坡面的陡、缓两组断续卸荷裂隙。这两组结构面的赋存在倾倒变形体形成过程中起到了强烈的促进和诱导作用。一方面陡倾结构面诱导岩层弯曲拉裂的进一步发展并追索缓倾结构面搭接贯通形成弯曲拉裂破坏带；另一方面两组结构面的结构状态及规模状态会造就最终不同类型的折断破坏面形态。

当岩坡为逆向坡时，坡体在重力作用下，陡裂隙发生拉张，裂隙向根部发展延伸逐渐沟通缓倾裂隙，形成陡缓裂隙间岩桥拉张式贯通，最终引发裂隙上覆层状岩层的绕点旋转折断后的倾倒失稳。

基于上述论述，倾倒变形体的发生其实质是反倾层状裂隙岩坡在陡缓裂隙结构面耦合作用下岩桥贯通后的变形破坏结果。

目前，对于分析在陡缓裂隙结构面条件下，岩体发生倾倒变形破坏特征的试验方法主要采用物理模型试验的方法，如：离心机试验、底摩擦试验、室内力学试验等。

离心机、底摩擦等中大型物理模拟试验需受到场所限制且成本较高，其可宏观模拟分析岩体发生倾倒变形破坏的过程和机制，但无法获取岩体微观应力应变、强度以及破坏迹象的变化数据。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种方便可行，易实施且满足相似原理基本要求的用于断续陡缓裂隙诱发岩体倾倒变形破坏试验的试件，相应地，同时提供一种断续陡缓裂隙诱发岩体倾倒变形破坏的试验分析方法，旨在研究断续陡缓裂隙对岩体倾倒变形破坏发生的影响效应，也为倾倒变形体防治提供理论依据。

为解决上述技术问题本发明所采用的技术方案是：断续陡缓裂隙诱发岩体倾倒变形破坏的试验分析方法，模型制作方法为：

采用混凝土砂浆材料为模型材料，制作好砂浆后，按设计位置于砂浆样中插入隔板，隔板优选采用钢锯条，待砂浆初凝前抽出固定的隔板，形成贯通的预制裂隙，模型材料养护完成后进行烘干，烘干后送岩石切割机上切割成圆柱试样；

预制裂隙沿着圆柱试样的轴线方向布置，并贯通圆柱试样的两个端面；

预制裂隙包括陡倾裂隙、缓倾裂隙；圆柱试样卧式放置时，以圆柱试样的一端面作为参照面，该参照面的水平向中心线定义为X轴、竖直向中心线定义为Y轴,陡倾裂隙与X轴之间的夹角为陡倾裂隙的倾角β，缓倾裂隙与X轴之间的夹角为缓倾裂隙的倾角α；陡倾裂隙位于X轴上方、Y轴右侧，缓倾裂隙位于X轴下方、Y轴左侧。将陡倾裂隙、缓倾裂隙相邻一侧的端点作连线，该连线为中间岩桥，圆柱试样制作时，中间岩桥穿过圆柱试样的端面中心，中间岩桥与X轴之间的夹角为中间岩桥的倾角γ。

圆柱试样制作时，按照正交设计的方法设置圆柱试样的参数。

圆柱试样制作完成后，采用巴西劈裂方法进行试验，沿着Y轴方向在上中下三处分别粘贴应变片用以测取劈裂过程中应变，通过试验测试获取圆盘试样劈裂的变形与荷载数据。

试验之后，以X轴与Y轴的交点为基准，可通过下述公式获取圆柱试样中心的应力应变数据，之后可生成应力应变曲线图、应变量与裂隙倾角关系曲线图、裂隙倾角与试样抗拉强度关系曲线图。

式中：σ为试样拉应力，单位为MPa；ε为试样拉应变；F为试验荷载，单位为kN；R为圆柱试样半径，单位为mm；t为圆柱试样高度，单位为mm；d为测点变形，单位为mm；D为圆柱试样直径，单位为mm。

可通过下述公式获取圆柱试样拉伸模量，可生成拉伸模量与裂隙角关系变化图。

式中：E为拉伸模量，单位为MPa；P为破坏荷载，单位为kN；D为圆柱试样直径，单位为mm；t为圆柱试样高度，单位为mm；μ为材料泊松比；Δu为圆柱试样中心点的总位移量，单位为mm。