[发明专利]一种软岩锚固体界面变形的可视化试验方法

说明书

本发明公开了一种软岩锚固体界面变形的可视化试验方法，该方法包括：根据测定目标软岩的基本力学性能参数，制备目标软岩的相似材料；设计并组装锚固体模型试验箱，并将锚杆和注浆圆筒安装于试验箱内；将相似材料分层浇筑于锚固体模型试验箱，并在相似材料、注浆圆筒、锚杆之间的接触界面分别铺设不同颜色散斑颗粒，形成与锚杆轴线平行的散斑线；再进行固结养护，加载破坏试验，采集加载过程中的锚固体试件图像，获得整个加载过程中散斑颗粒的变形和位移变化；为深部软岩中锚固体的界面力学行为的研究提供一种新途径。

技术领域

本发明属于岩土工程可视化试验技术领域，尤其涉及一种软岩锚固体界面变形的可视化试验方法。

背景技术

在高地应力、高地温以及高渗透压等复杂地质条件下，岩土锚固技术的优化与发展对深部软岩安全与稳定具有深远的意义。深部软岩多为节理裂隙发育的非均质岩体，并常处于采动应力和地应力耦合扰动状态，在扰动下深部工程软岩极易出现变形，诱发锚固体系失效，导致围岩支护结构失稳破坏，造成安全隐患。深部巷道软岩变形伴随着岩体内部裂隙闭合、扩展以及锚固体和周围裂隙岩体的滑移错动，最终锚杆锚固作用逐渐丧失，大多数锚杆的失效发生在锚杆-注浆体-围岩系统的界面上，锚固系统界面滑脱将诱发并加速岩体变形破坏，这是引起深部巷道软岩失稳的重要原因。因此，锚固系统界面力学特性是岩体锚固机制的研究重点与关键问题，且亟待发现并掌握锚固体系界面力学行为演化规律。

国内外学者对软岩锚固界面特性力学行为开展了大量的室内模型试验、现场测试和理论研究。但深部锚固工程地质条件复杂，锚固体在深部软岩中力学行为不明确，而现有试验研究多采用锚杆体拉拔试验和常规剪切试验，试验手段单一和假定条件与实际不符导致取得成果的普适性和准确性较低。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种软岩锚固体界面变形的可视化试验方法，本发明通过结构设计并在锚杆、注浆体和围岩的界面设置不同颜色的散斑颗粒来实现锚杆-注浆体-围岩系统界面变形的可视化测量，为深部软岩中锚固体的界面力学行为的研究提供一种新途径，能够保证基于试验数据建立的锚固力学传递模型的准确性。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以解决。

一种软岩锚固体界面变形的可视化试验方法，包括以下步骤：

步骤1，测定目标软岩的基本力学性能参数；

其中，基本力学性能参数包含弹性模量、泊松比、粘聚力、内摩擦角、抗压强度、抗拉强度；

步骤2，基于目标软岩的基本力学性能参数，制备目标软岩的相似材料；

步骤3，组装锚固体模型试验箱，并将锚杆和注浆圆筒安装于试验箱内；

其中，注浆圆筒为两端开口的圆筒；

步骤4，将目标软岩的相似材料分层浇筑于锚固体模型试验箱，并在目标软岩的相似材料、注浆圆筒、锚杆之间的接触界面分别铺设散斑颗粒，形成与锚杆轴线平行的散斑线；

其中，不同界面之间的散斑颗粒颜色不同；

步骤5，对浇筑完成的锚固体模型进行固结养护，形成锚固体试件；

步骤6，对锚固体试件进行加载破坏试验，采集加载过程中的锚固体试件图像，获得整个加载过程中散斑颗粒的变形和位移变化，从而得到锚固体试件在载荷作用下的界面剪切应变分布。

进一步地，所述测定目标软岩的基本力学性能参数为采用单轴试验或三轴试验进行测定。

进一步地，所述制备目标软岩的相似材料，具体为：采用熔融石英粉、液体石蜡和正十三烷按质量比为0.9:1:0.85配制成目标软岩的相似材料；具体步骤为：首先，室温下，将液体石蜡和正十三烷混合均匀；然后在搅拌状态下缓慢加入熔融石英粉，加料完毕后继续搅拌1-2h，即得。