[发明专利]一种含泥夹层岩石节理试样的制作与其蠕变剪切试验方法

说明书

本发明提出了一种含泥夹层岩石节理试样的制作与其蠕变剪切试验方法，针对含泥夹层蠕变剪切试验中在常规条件下夹层失水硬化的问题，本发明所采用的方法优点在于：对试样采用防锈脂与防水材料进行密封，确保泥层在长期蠕变过程中含水率保持稳定；在对含泥夹层试样进行蠕变剪切过程中，需要对试样总体高度(计算泥夹层的厚度变化)进行精准测量，如果由于法向加载过高导致泥夹层大量挤出，则需要修改设计试验；此外，在试验后再次称重以校验试样的失水情况，如果失水率高于设定指标，则该试验同样需要重新进行。上述方法确保了含泥夹层岩石节理蠕变剪切试验过程的科学化和规范化。

技术领域

本发明属于岩石力学领域,涉及一种含泥夹层岩石节理试样的制作与其蠕变剪切试验方法。

技术背景

在实际工程中,具有软弱夹层的工程岩体在的地下水,降雨等情况下极容易发生滑坡等灾害,因此研究泥质软弱夹层在水环境下的蠕变剪切特性十分必要。然而,现有的试验方法研究软弱夹层含水率问题时通常是其单独考虑,且没有考虑长期试验条件下的失水问题,这样无法真实地反映泥质夹层在与较硬岩层在应力下发生互相作用与相对运动过程。因此,一方面结构面中间的软弱夹层需要考虑不同的含水率,另一方面,需要在长期蠕变作用下含水率保持的问题。

对于从现场所选取的岩石或泥层,对其长时间的保水措施主要是蜡封法。蜡封法是将试件整体放入已经融化的蜡油中,等其凝固后所产生的一层蜡质膜紧密包裹试件。该方法对完整岩石试样保水效果较好,但是对于蠕变剪切试验,则会产生侧向的剪切变形,而这样的会造成蜡层的损坏及保水效果失效,所以蜡封法不适用于固定含水率下在蠕变剪切试验过程中含水状态的保存。

在含有软弱夹层的试件制作中,除了保持其含水状态的要求外,还需要控制其软弱夹层中夹层的厚度,即,不能在剪切滑移过程中从结构面试样边缘流失太多泥质,这将导致试验结果难以量化。因此,关于含软弱夹层的保水试件的制作过程中,现有的蜡封法不适合,一方面要保证其保水的要求,另一方面要将其软弱夹层的泥质保持及流失情况进行量化。

本发明基于现有岩石力学试验中特别是蠕变剪切试验中试件保持含水率不变的需求,提出一种简便的含软弱泥质夹层结构面试件的保水方法,为目前的岩石力学试验研究提供新的思路,并最终服务于工程实践。

发明内容

本发明提供了一种可以精确控制含泥软弱夹层厚度和合理保持试件在蠕变剪切试验过程中保持水分不流失的方法,该方法采用防锈脂与防水材料共同密封, 并且采用预应力加载控制软弱夹层厚度可以同时解决这两个问题。

为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案：

步骤一：将采集到的断层泥样本成分进行测定,并将其烘干后与烘干前的质量进行比较计算其含水率η。对试验目标荷载下的泥层厚度进行标定,标定方法为,将含节理的试件高度测量,高度定为h₀,首先在结构面覆盖泥层,以夹紧试块后泥层能够全面挤出为标准,之后采用试验所需荷载法向力进行预加载,加载后测量其高度h₁,计算h₁-h₀的差值,记为h₂,将h₂作为此荷载状态下的标准泥层厚度, 在该载荷状态下设计试验的夹层厚度不应高于h₂；

步骤二：将制备好的节理样本对其称重,其质量定为m₀,将节理试件在紧密扣合状态下进行高度测量,高度定为h₃；

步骤三：将断层泥试样均匀覆盖到标准件的结构面上,然后对含泥层试件高度进行测量,其高度为h₄,质量为m₁,计算此试件软弱夹层的厚度h₅,h₅＝h₄-h₃；

步骤四：使用能够覆盖节理厚度的防水材料对含泥试样进行包裹,为了制作所需要软弱夹层厚度的试样,需要采用以下公式进行计算：