[发明专利]一种随机微裂隙岩体物理模型的制作方法

说明书

本发明公布一种随机微裂隙岩体物理模型的制作方法，属于岩土工程技术领域。首先，制备砂浆Ⅰ和塑料薄膜，制作成含微裂隙的试块；然后，浸泡含微裂隙的试块；配置和含微裂隙试块同配合比的砂浆Ⅱ；再然后，将含微裂隙试块和砂浆Ⅱ搅拌均匀，并放入模具中成型；最后，初凝之后拆模，在恒温恒湿养护箱中养护，随机微裂隙岩体物理模型成型。本发明通过砂浆Ⅰ、塑料薄膜先制作含微裂隙的试块，然后在与同配比的砂浆Ⅱ混合，由于他们密度基本一致，解决了裂缝分布不均的问题；保证了随机微裂隙岩体中的裂隙的数量和几何形状与需要模拟的实际岩体相同，便于调整裂隙的数量和几何形状，更加符合实际工程岩体的裂隙分布。

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，具体地，涉及一种随机微裂隙岩体物理模型的制作方法。

背景技术

在自然界中，由于各种地质作用，岩体内部含有大量的随机分布的裂隙、节理和微裂纹等。然而在力学分析和试验研究中大多将岩石材料看成均质体，这和实际工程中的岩体材料差别很大，导致得出的结果在应用于实际工程时产生很大误差。特别是在地质条件比较复杂的深部地下工程中，随机微裂隙岩体大量存在，裂隙、节理和微裂纹等成为岩体中的薄弱环节，对于深部地下工程的安全造成很大的威胁。为了有效的评价深部地下工程的安全性，随机微裂隙岩体的研究就势在必行，只有在掌握了随机微裂隙岩体的力学变形特性和破坏特征之后才能对深部地下结构的安全运行提出建设性意见。

然而，制作随机微裂隙岩体是目前国内外存在的一个技术难题，这也大大的制约了随机微裂隙岩体的研究进展。对于非贯通或者贯通裂隙岩体试样，目前已通过预制裂隙和机械切割的技术解决了，但是试样内部裂隙的制作还存在很多不足之处，特别是随机微裂隙的制作。目前关于内部裂隙的制作方法大多采用塑料薄片、铝片和锡片等材料模拟裂隙，再将这些裂隙和砂浆混合搅拌或者分层铺设。由于塑料薄片、铝片和锡片等模拟裂隙的材料和砂浆的密度差别比较大，在混合搅拌的过程中容易下沉和上浮，很难达到随机分布的目的。

申请号为201410052815 .4的中国专利申请《一种随机裂隙岩石试样的制作方法》公开了一种用锡条模拟裂隙的方法，将锡条和砂浆材料搅拌均匀，形成随机裂隙岩石试样。该方法所用的锡条和砂浆密度差别比较大，容易出现锡条上浮或者下沉的情况，裂隙很难随机分布在岩体中。

申请号为201310721631 .8的中国专利申请《一种随机裂隙试验模型的制备方法》公开了一种用云母片或聚四氟乙烯薄片模拟裂隙的方法，此种方法也存在裂隙材料和基体材料密度差别大的问题。并且云母片或聚四氟乙烯薄片有一定的强度，会在一定程度上影响裂隙岩体的力学特性。

申请号为20130592035 .4的中国专利申请《用于岩土工程三维随机裂隙的均匀施作装置及操作方法》公开了一种用于岩土工程三维随机裂隙的均匀施作装置及操作方法，该装置中，裂隙可通过插入试样内部的刀盘深度和转角进行控制。该方法制作的裂隙数量有限，并且都是贯通裂隙或者非贯通裂隙，这和实际工程中存在的岩体差距很大。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术的不足之处，本发明提供一种随机微裂隙岩体物理模型的制作方法。

本发明采用了以下技术方案：一种随机微裂隙岩体物理模型的制作方法，步骤如下：

步骤一：制备砂浆Ⅰ和不同形状的塑料薄膜；

步骤二：先铺设一层砂浆Ⅰ，然后在砂浆Ⅰ上铺设一层塑料薄膜，最后在塑料薄膜上再铺设一层砂浆Ⅰ，得到砂浆Ⅰ夹层块；

步骤三：等砂浆Ⅰ夹层块初凝之后，将其放置在恒温箱中养护若干天，得到含微裂隙的试块；

步骤四：将含微裂隙的试块在水中浸泡若干小时之后拿出，并将含微裂隙的试块的表面擦干；

步骤五：配置和砂浆Ⅰ一同配合比的砂浆Ⅱ；

步骤六：将含微裂隙的试块和砂浆Ⅱ混合搅拌；