[发明专利]一种高温条件下含天然胶结充填裂隙钻孔岩心的直剪试验方法

说明书

本发明提出了一种高温条件下含天然胶结充填裂隙钻孔岩心的直剪试验方法，包括以下步骤：制备试件：切除钻孔岩心的上下部，使得试件的上端面、下端面均与所述钻孔岩心的胶结面平行，即得到试件；固定试件：使用耐高温水泥砂浆将所述试件浇筑在剪切盒内，使所述上端面、所述下端面分别浇筑在上剪切盒、下剪切盒内，所述胶结面位于所述上剪切盒和所述下剪切盒之间的间隙内，并且所述胶结面与所述上剪切盒的顶部、所述下剪切盒的底部平行；加热试件；直剪试验。与现有技术相比，本发明提供的直剪试验方法操作简单，符合传统直剪试验的测试要求，可测定高温条件下含天然胶结充填裂隙钻孔岩心的剪切特性，为深部高温岩体力学理论及工程提供试验基础。

技术领域

本发明涉及岩石及岩体力学技术领域，尤其涉及一种高温条件下含天然胶结充填裂隙钻孔岩心的直剪试验方法。

背景技术

由于漫长的地质年代中构造应力的发展变化，岩体中会发生裂隙萌生、扩展等现象，进而形成大量随机分布的天然节理裂隙网络，其剪切力学行为及抗剪强度直接影响着局部岩体的稳定性和渗透性。多数的天然节理裂隙中都含有因地质年代作用所产生的胶结充填物，这些软弱的结构面矿物会削弱节理的抗剪强度，进而使得天然节理裂隙的剪切力学的行为变得复杂。此外，对于深部岩体工程而言，如干热岩地热资源开采、高放废物地质深埋处置等，除胶结充填物质的影响外，岩体所遭受的高温环境会进一步影响天然裂隙的剪切特性，使得天然节理裂隙的剪切特性的研究变得愈加困难。因此，研究高温作用下天然胶结充填裂隙的剪切强度及滑移特征等剪切行为是当前深部高温岩体力学亟待解决的难题，这对于深部资源开采效率及围岩的稳定性控制起着至关重要的作用。

目前研究结构面剪切力学行为最常用的方法是直剪试验，而结构面的采集和制备一般可分为五种：现场取样、现场浇筑、人工劈裂、室内浇筑和原岩雕刻等五种方法，其中现场取样是获取含天然胶结充填的软弱结构面的主要方法，其要求岩样在采集、运输和制备过程中避免产生扰动和损伤，也避免使用水。在获得结构面的基础上，通过室内试验模拟岩体的工程作用力环境，分析节理岩体的变形、破坏过程和机理，已成为研究节理岩体的一种行之有效的方法。目前，国内外专家对于岩石裂隙的直剪特性、及温度作用下的岩石裂隙的直剪特性展开了大量的试验研究，涉及的试验装置及中国发明专利主要由：武汉科技大学的“岩石试件直剪试验装置”(CN 207300761 U)。四川大学的“一种圆柱形岩石试样直剪装置”(CN 207964511 U)。山东科技大学的“用于大尺寸岩石直剪试验的可加载加热保温套筒”(CN 110146371 A)。太原理工大学的“一种高温高压下测量岩石剪切渗流的装置”(CN104596857 A)。山东科技大学的“一种温度-湿度-化学耦合作用下的岩石直剪试验装置”(CN 207300763 U)。由上述可知，目前大量的研究都是基于人工劈裂裂隙所开展的常温或高温下的直剪试验，或是通过在石膏、水泥砂浆等材料中预制裂隙的方式，模拟研究天然岩体的强度和变形特性。然而，由于天然胶结充填岩石裂隙存在裂隙倾角随机等问题，直接针对含天然节理的岩石裂隙试件的室内试验开展较少，更未见考虑高温作用下的天然胶结充填裂隙的直剪试验的方法，使得对深部高温岩体力学的研究难以展开。

发明内容

针对上述现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种高温条件下含天然胶结充填裂隙钻孔岩心的直剪试验方法，可用于对具有不同裂隙倾角的天然胶结充填岩石的试件进行高温条件下的岩石裂隙的直剪试验，解决了现有技术中缺乏高温作用下的天然胶结充填裂隙的直剪试验的方法的问题，有利于对深部高温岩体力学的研究。

本发明提供的一种高温条件下含天然胶结充填裂隙钻孔岩心的直剪试验方法，包括以下步骤：

制备试件：切除钻孔岩心的上下部，使得试件的上端面、下端面均与所述钻孔岩心的胶结面平行，即得到试件；

固定试件：使用耐高温水泥砂浆将所述试件浇筑在剪切盒内，使所述上端面、所述下端面分别浇筑在上剪切盒、下剪切盒内，所述胶结面位于所述上剪切盒和所述下剪切盒之间的间隙内，并且所述胶结面与所述上剪切盒的顶部、所述下剪切盒的底部平行；