[发明专利]一种含多角形节理网络的类岩石试样制备方法

说明书

本发明公开了一种含多角形节理网络的类岩石试样制备方法，包括以下步骤：1）设计制作三联式试样制备模具，用以制备含连续的、断续的或片断的多角形节理网络的类岩石试样；2）将水泥、河砂、水与消泡剂按一定质量比拌合均匀后浇铸到模具中，振捣、浇铸完成后放入恒温恒湿箱养护；3）养护后将试样表面刮平，将节理网络断面素描图平铺在试样表面，将高硬度不锈钢插片透过节理线段垂直插入试样；4）养护后将不锈钢插片组成的节理网络拔出，将河砂、石膏与水按一定质量比拌合均匀后灌注到节理网络中；5）养护后拆模形成含多角形节理网络的类岩石试样，拆模后养护28天用于真三轴岩石力学试验。

技术领域

本发明涉及一种含多角形节理网络的类岩石试样制备方法，属于地质学、岩石力学、材料力学等多学科的交叉技术领域。

背景技术

岩体经历了长期的地质作用，形成了不同地质成因、不同规模与不同力学性质的节理、裂隙、断层等不连续面。含节理网络岩体的力学性质复杂，具有强烈的非均匀性、各向异性及界面透水性。根据节理定向排列的相互关系，可将节理网络分为以下三类：1）系统的节理网络；2）多角形节理网络；3）混乱的节理网络。其中多角形类节理网络是系统的节理网络向混乱的节理网络的过度状态，其力学性质复杂且研究较少。

含多角形节理网络的岩体不同于规则节理岩体，其强度特性、水力特性及节理网络渗流特性的研究较少。柱状节理岩体是一种典型的多角形节理网络岩体，关于柱状节理力学性质的研究亦未形成统一的认识。

为研究岩石的力学性质，试验是一种有效的手段，常用的有现场原位试验与室内试验，其中原位试验的经济效益较差，部分研究机构无法在工程场地开展试验。利用类岩石材料进行室内研究是岩石力学理论研究的重要手段，常用的类岩石材料有水泥砂浆材料、树脂类透明岩石材料与石膏类材料等，通过合理的配比可较好模拟岩石的脆性性质。

目前，通过相似岩石材料制备含连续的、断续的与片断的多角形节理网络的类岩石试样并开展真三轴试验研究未见相关报道，真实工程岩体中含多角形节理网络的岩体普遍存在，故制作类岩石试样制备模具，选择合理的相似材料与制样方法制备含多角形节理网络的试样具有重要的意义。

发明内容

目的：为了弥补现有技术的不足，本发明提供一种含多角形节理网络的类岩石试样制备方法，该方法可以有效制备含连续的、断续的与片断的多角形节理网络的类岩石试样，该方法操作简单、可行性强、经济效益高，为含多角形节理网络的岩石强度特性、水力特性研究提供了可靠的方法支撑。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种含多角形节理网络的类岩石试样制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

1）设计制作三联式试样制备模具，用以制备含连续的、断续的与片断的多角形节理网络的类岩石试样；

2）将水泥、河砂、水与消泡剂按一定质量比拌合均匀后浇铸到模具中，振捣、浇铸完成后放入恒温恒湿箱养护；

3）养护1~2小时后将试样表面刮平，将节理网络断面素描图平铺在试样表面，将高硬度不锈钢插片透过节理线段垂直插入试样；

4）养护6~8小时将高硬度不锈钢插片组成的节理网络拔出，将河砂、石膏与水按一定质量比拌合均匀后灌注到节理网络中；

5）养护24~36小时后拆模形成含多角形节理网络的类岩石试样，拆模后养护28天用于真三轴岩石力学试验。

步骤1）中，三联式试样制备模具可自由组装与拆卸，三联式试样制备模具的材质为不锈钢、有机玻璃或铸铁。

步骤1）中，所述模具包含底板、两块长边方向侧板、两块短边方向侧板和两块中间隔板两块，底板、侧板和中间隔板的板厚均为2cm，模具在拼接完成后通过四个螺栓进行固定，所述三联式试样制备模具用于制备尺寸为100×100×100mm立方体试样。