[发明专利]一种可实现监测层状试样分层界面处的变形场的方法

说明书

本发明公开了一种可实现监测层状试样分层界面处的变形场的方法，包括：软硬相间透明层状试样的制备：采用不同种类的树脂材料分层浇筑得到软硬相间透明层状试样，相邻两层软硬相间透明层状试样之间喷涂有散斑点；位移场监测分析：采用DIC监测设备对软硬相间透明层状试样开展试验分析软硬相间透明层状试样的分层界面处的变形场。本发明通过浇筑环氧树脂、聚氨酯材料得到软硬相间的透明层状试样以模拟需要测试的层状试样，将散斑监测点设置在试样内部分层界面处，利用DIC监测设备进行应变场监测分析，实现了对层状试样分层界面处的位移场和应变场的监测，并可进一步分析得到试样软硬相间分层界面处的应力和变形特征。

技术领域

本发明涉及应变测量技术领域，尤其涉及一种可实现监测层状试样分层界面处的变形场的方法。

背景技术

深部储层岩体大多呈层状结构，物理力学行为表现出横观各向异性。研究层状岩体在受力过程中的变形特征及层面对破裂机制的影响，对深部工程的安全具有重大意义。然而，由于层状结构的复杂性，且其往往隐藏于试样内部，不易从表面直接观察到，导致宏观破裂形态与微观结构之间的内在联系仍不清晰。此外，天然岩体由硬度大、强度高的基质形成支撑，裂隙、裂缝、孔隙、割理、层理等构成软弱结构面，整体呈现软硬相间的层状结构。软硬分层界面处的力学行为及整个岩体宏观变形破裂特征，也一直备受研究者的关注。

现阶段广泛使用的数字图像相关技术(Digital Image correlation，简称DIC)，通过追踪物体表面的散斑图像，实现变形过程中物体表面的全场应变测量。但该技术借助于待观测样品表面喷涂的散斑监测点的移动，获得样品表面的位移场和应变场。且一旦在实验过程中，样品表面出现掉片儿、剥落或者弹射情况时，该区域的散斑监测点脱落，将无法继续获取该区域的监测数据。

发明内容

针对上述技术存在的全场应变测量分析法无法测试层状试样分层界面处的变形场的技术问题，本发明提出了一种可实现监测层状试样分层界面处的变形场的方法。

本发明提出了一种可实现监测层状试样分层界面处的变形场的方法，包括：

软硬相间透明层状试样的制备：采用不同种类的树脂材料分层浇筑得到所述软硬相间透明层状试样，相邻两层所述软硬相间透明层状试样之间喷涂有散斑点，多层所述散斑点的空间位置不重叠，所述软硬相间透明层状试样一端底部具有白色涂层；

位移场监测分析：采用DIC监测设备对所述软硬相间透明层状试样开展试验分析所述软硬相间透明层状试样的分层界面处的变形场，提取所述散斑点的位移点时，对多层所述软硬相间透明层状试样进行折射效应的叠加分析以获取精确的变形量。

在一些实施例中，所述软硬相间透明层状试样包括硬质结构层和软弱结构层。

在一些实施例中，所述树脂材料由一定比例的树脂胶和固化剂混合得到。

在一些实施例中，根据所要模拟的试样的不同结构层的硬度和脆性分别选择所述树脂胶的种类以及所述树脂胶与所述固化剂的比例。

在一些实施例中，所述软硬相间透明层状试样的制备包括以下步骤：

(1)根据所述树脂胶的密度、所述固化剂的密度、所述树脂胶与所述固化剂的比例以及浇筑层的体积计算得到所述树脂胶和所述固化剂的质量，将称量得到的所述树脂胶和所述固化剂混合均匀得到所述树脂材料，静置备用；

(2)将所述硬质结构层对应的所述树脂材料倒入模具中，静置固化，完成所述硬质结构层的浇筑；

(3)固化完成后，在所述硬质结构层表面喷涂散斑点，静置使所述散斑点干燥；

(4)将所述软弱结构层对应的所述树脂材料倒入模具中，静置固化，完成所述软弱结构层的浇筑；

(5)固化完成后，在所述软弱结构层表面喷涂散斑点，静置使所述散斑点干燥；