[发明专利]一种软弱夹层复合试样制备方法

说明书

本发明属于岩石力学技术领域，尤其涉及一种软弱夹层复合试样制备方法。该制备方法包括：制备印模，印模具有上模和下模，上模的下表面和下模的上表面的粗糙度均和待模拟的软弱夹层的土‑岩接触面的粗糙度相一致；制备具有颗粒级配的夹层土，并根据不同夹层土厚度的需求，将适量夹层土放置在印模的上模和下模之间；将印模和夹层土固结，得到上下表面和待模拟的软弱夹层的土‑岩接触面的粗造度一致的夹层土样；将上岩体和下岩体分别装配至夹层土样的上下表面上，形成软弱夹层复合试样。本发明能能够进行各项室内力学试验，揭示软弱夹层的力学特性。

技术领域

本发明属于岩石力学技术领域，尤其涉及一种软弱夹层复合试样制备方法。

背景技术

我国西南部蕴藏着丰富的水利资源，最近几十年来，国家加快了对西南部水利水电工程的开发与建设，如已建成的锦屏二级水电站、乌东德水电站以及在建的金沙江白鹤滩水电站。在水电站的坝基或坝肩等岩体处，常分布有较大范围的层间错动带，即软弱夹层。这些岩体内的软弱夹层主要呈泥土状，类似于“夹心饼干”的结构状态，其延展性强，力学性质差，极易发生上下盘岩体的剪切滑移和塌落等破坏，是控制岩体工程的弱结构面。

为尽可能真实地反映软弱夹层的剪切力学特性，为工程施工提供技术支持，需要在室内制备含不同土-岩接触面(又称结构面)粗糙度以及软弱夹层厚度、颗粒级配和固结程度的软弱夹层复合试样。

在实现本发明的过程中，申请人发现现有技术中至少存在以下不足：

现有的软弱夹层重塑土制样方法中，大多只考虑重塑土的颗粒级配、含水率、厚度等因素，或忽视了夹层土与上下盘岩体接触面的粗糙度，或将夹层土与上下盘岩体接触面的粗糙度人为进行简化，如简化为规则的锯齿状、Barton的10条经典剖面线等。已有研究表明，不仅软弱夹层复合试样夹层土的颗粒级配、含水率、夹层厚度、先期固结程度等控制因素对其剪切力学特性有一定影响，而且土-岩接触面的粗糙度对软弱夹层的剪切力学特性也有影响，如孙广忠在《岩体结构力学》中认为夹层厚度和结构面起伏差之间的关系对起伏状软弱结构面力学性质起主控作用。因此，有必要研究含有不同土-岩接触面粗糙度的软弱夹层的剪切特性，设计一种综合考虑夹层土厚度、颗粒级配、含水率和固结程度以及土-岩接触面粗糙度的软弱夹层复合试样制备方法。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种软弱夹层复合试样制备方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种软弱夹层复合试样制备方法，所述制备方法包括：

S1：制备印模，所述印模具有上模和下模，所述上模的下表面和所述下模的上表面的粗糙度均和待模拟的软弱夹层的土-岩接触面的粗糙度相一致；

S2：制备具有颗粒级配的夹层土，并根据不同夹层土厚度的需求，将适量夹层土放置在印模的上模和下模之间；

S3：将印模和夹层土固结，得到上下表面和待模拟的软弱夹层的土-岩接触面的粗造度一致的夹层土样；

S4：将上岩体和下岩体分别装配至所述夹层土样的上下表面上，形成软弱夹层复合试样。

进一步地，所述S1具体包括：

S101：现场采集含有不同粗糙度的土-岩接触面，得到含有不同粗糙度的土-岩接触面的三维接触面图像；

S102：根据得到的含有不同粗糙度的土-岩接触面的三维图形，获得结构面粗糙度的定量描述指标；

S103：根据获得的结构面粗糙度的定量描述指标，雕刻印模的上模的下表面和下模的上表面，使上模的下表面和下模的上表面的粗糙度均和待模拟的软弱夹层的土-岩接触面的粗糙度相一致。

进一步地，所述S101具体包括：