[发明专利]一种模拟坝基近水平软弱结构面强度弱化的方法

说明书

本发明公开了一种模拟坝基近水平软弱结构面强度弱化的方法，包括以下步骤：S1.制备不同升温降强相似材料；S2.对所述升温降强相似材料进行升温降强剪切试验，求得所述升温降强相似材料的升温降强曲线的解析表达式；S3.使用地质力学模型材料模拟坝基，使用所述升温降强相似材料模拟各软弱结构面；S4.在若干所述升温降强相似材料中布置升温系统和温度控制系统；S5.通过对若干所述升温降强相似材料升温的不同，获得所述模型在不同区域的降强幅度。本发明达到了进行大范围和高降强幅度试验的效果。

技术领域

本发明涉及地质信息获取领域，具体是一种模拟坝基近水平软弱结构面强度弱化的方法。

背景技术

地质力学模型试验有三种破坏试验方法，即超载法、降强法(强度储备法)和综合法。其中，综合法将超载法和降强法结合于一体，其既考虑到工程上可能遇到的突发洪水，又考虑到工程长期运行中岩体及软弱结构面的力学参数在库水作用下逐步降低的可能，获取影响大坝稳定性的多种因素，因此更为符合工程实际。

但是在模型试验中综合法的实现必须以超载法和降强法的实现为前提，其中超载法通过逐步增大上游水荷载来进行试验，在模型中容易实现；因此，实现综合法的关键是在同一个模型中实现材料参数逐步降低的降强法。然而，传统模型材料的共同特征是一旦配制好后，其材料力学参数就固定不变，因而不能模拟岩石及软弱结构面力学性能降低的现象；若要实现降强法试验，则只能用一个材料参数对应一个模型，导致试验的工作量大、投资高和周期长，同时也不能保证试验精度，因此难以满足试验研究的要求。

中国专利文献CN201610016604.4，申请日20160108，专利名称为：可模拟软弱层面的地质温敏材料及其制作方法、温控系统，公开了一种可模拟软弱层面的地质力学温敏材料及其制作方法、温控系统。所述材料包括按重量份计的以下组分：重晶石粉45-55份，水泥1.8-2.5份，水1-4份，46号废液压油1-5份，石蜡2-6份，橡胶粉0.5-2份。制作所述材料的方法为将重晶石粉、橡胶粉和水泥搅拌均匀，将石蜡、46号废液压油和水加入物料，搅拌均匀，并成型。所述的材料进行温控实验所用到的温控系统，所述系统包括碳纤维加热线、高精度温控器、免破线T型接线端子、第一组导线、空气开关和电源，多组所述碳纤维加热线置于所述可模拟软弱层面的地质力学温敏材料内并通过并联的方式连接在第一组导线上。

上述专利文献通过所述地质温敏材料和温控系统模拟了软弱层面的力学测试，但是从变温曲线来看，所述地质温敏材料在温度超过40℃后，其抗剪强度不能继续降低。因此，需要一种抗剪强度的降低幅度值超过50％的材料和与之配合的降强方法，以获取大范围的、高降强幅度的试验结果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种模拟坝基近水平软弱结构面强度弱化的方法，以达到能够进行大范围和高降强幅度试验的效果。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种模拟坝基近水平软弱结构面强度弱化的方法，包括以下步骤：

S1.根据断层结构面和软弱夹层的不同制备若干不同的升温降强相似材料，所述升温降强相似材料的组分包括铜金属箔、油脂、高分子材料小白球和薄膜；

S2.对若干所述升温降强相似材料进行升温降强剪切试验，获得若干所述升温降强相似材料的升温降强曲线，并求得若干所述升温降强曲线的解析表达式；

S3.使用地质力学模型材料模拟坝基，使用若干所述升温降强相似材料模拟各软弱结构面；

S4.在若干所述升温降强相似材料中布置升温系统和温度控制系统；

S5通过所述升温系统和温度控制系统对若干所述升温降强相似材料升温的不同，获得不同的降强幅度。

通过上述技术方案，在试验过程中通过升温的办法改变接触面的摩擦形式，使其抗剪强度τ(f,c)逐步降低，从而用热效应来产生力学效应的变化，达到了逐步降低材料力学参数的效果。