[发明专利]一种原位岩石节理面上盘与下盘的空间相对变形测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种原位岩石节理面上盘与下盘的空间相对变形测量装置，更具体涉及一种监测野外原位岩石节理面的上盘和下盘发生空间相对运动而产生三个方向相对变形的测量装置。

背景技术

受历史上强烈挤压或张拉构造作用，岩体中普遍发育大量规模不等、产状不同、间距各异的岩石节理面，如我国二滩水电站、小浪底枢纽工程、三峡永久船闸高边坡、锦屏二级水电站地下厂房、白鹤滩水电站等大型工程的坝区边坡和地下洞室开挖面等都可见到大量岩石节理面露头。节理面的存在不仅破坏了岩体的结构完整性，而且直接影响着岩体的变形、强度、及破坏方式。工程实践表明，环境应力调整过程中，岩石节理面上盘与下盘之间不仅极易发生上下盘之间的非稳定速率和非恒定方向的平面相对剪切变形，还极易发生节理上盘与下盘之间的法向远离和靠拢相对变形，从而强烈地影响着工程岩体的力学行为和工程稳定性，给我国岩土工程建造带来了极大安全挑战。

目前对于岩石节理面的研究手段和测试方法大多都是针对节理岩体的整体变形与强度方面，而对于岩石节理面上下盘之间的相对变形的现场监测则少之又少。

一方面，目前涉及岩石节理的测量多是通过室内试验获得相关力学参数进而建立对应的变形回归模型从而获得岩石节理面多尺度的变形参数。中国专利公开号CN 200910023156.0 A，公开日2009.12.16，发明名称“一种非贯通节理裂隙岩体变形参数的确定方法”，该申请案注重了节理岩体变形参数的确定，但未涉及岩石节理构面的上盘与下盘之间相对运动的测量技术。中国专利公开号CN 201310104806.0 A，公开日2013.06.26，发明名称“一种节理岩体力学参数确定方法”，该申请案通过岩石强度测试并借助GSI与H-B强度准则综合确定节理岩体的力学参数，同样未能解决原位岩石节理面上盘与下盘相对变形的测量问题。

另外一方面，其它一些涉及结构面上盘与下盘相对变形的室内测量方法仅涉及节理面沿某一人为给定剪切方向平面相对变形测量或法向压缩方向相对变形测量、或某一给定剪切和法向相对变形的测量，而无法应用于工程现场原状节理面在上盘与下盘之间的三维空间自由相对变形测量。《岩石力学与工程学报》，2006年第1期，题名“岩石节理经历不同变形历史的剪切试验研究”，作者杜守继等，该研究涉及指定剪切方向过程中节理面上盘和下盘的剪切变形的测量，但不能测试工程中原状节理上盘与下盘之间的三向（X向、Y向、Z向）相对变形。中国专利公开号CN 201110259826.6 A，公开日2012.02.15，发明名称“一种节理岩体开挖瞬态卸荷松动模拟系统”，该申请案开发了节理岩石动态卸荷过程中的测量技术，但也未能解决原位岩石节理面卸荷变形过程中空间相对变形测量问题。

事实上，工程中原位岩石节理面上盘与下盘之间的空间相对变形测量结果可以直接反映节理/裂隙岩体的当时活动性，对大型节理岩体边坡的安全预警和节理岩体中地下隧洞的稳定性评价都十分重要，但这方面的现场监测技术和监测设备缺乏。

可见，开发出一种原位岩石节理面上盘与下盘之间的空间相对变形测量装置，准确获取岩体节理面上盘与下盘的空间相对变形特征数据，对于岩土工程稳定性分析和工程岩体支护优化设计都具有重要的现实意义和工程需求。

发明内容

针对上述存在问题，本发明的目的在于提供一种原位岩石节理面上盘与下盘的空间相对变形测量装置。