[发明专利]一种软弱夹层原状样的取样及室内原位试验方法

说明书

本发明提供了一种软弱夹层原状样的取样及室内原位试验方法，通过顶部水泥封面、底部水泥封面和取样管封闭立方体岩样，得到软弱夹层原状样；在取样管的中部沿周向对取样管管壁进行截断切割形成上下两部分形成抗剪断试验的上盘和下盘，放置顶部混凝土垫块和底部混凝土垫块并将软弱夹层原状样置于直剪仪的剪切盒中，使得上盘位于上剪切盒中同时下盘位于下剪切盒中，在顶部混凝土垫块的对称中心上施加法向力，同时在上剪切盒和下剪切盒的两相对表面上分别施加正向切向力和反向切向力，进行抗剪断试验；该方法为软弱夹层的原位试验，试验所获得的抗剪断强度和抗剪强度试验结果符合实际，可为边坡的稳定性分析提供准确的物理力学参数。

技术领域

本发明涉及一种软弱夹层的取样及试验方法，属于边坡稳定性分析方法技术领域。

背景技术

软弱夹层是具有一定厚度、力学强度低、压缩变形大、遇水易软化的岩层，通常作为地质薄弱面，软弱夹层的存在对工程的影响不言而喻，许多大型边坡都是沿着软弱夹层破坏。大多数软弱夹层在宏观结构和物质组成上均与上下岩层存在较大差异，导致其工程地质性质与上下岩层显著不同。若边坡岩体中存在软弱夹层，很容易发生层间错动变形、扭曲变形或者塑性挤出变形，形成潜在的滑移面，往往控制着边坡的破坏模式。因此，选取合理的软弱夹层力学参数进行边坡的稳定性评价具有重要的意义。

在含软弱夹层边坡的稳定性分析中，确定软弱夹层的抗剪强度参数非常重要。获取软弱夹层抗剪强度参数的方法有多种，常用的有现场原位抗剪断试验和室内抗剪断试验，然而，现实情况是这两种方法均存在不足之处。

现场原位剪切试验不足之处：(1)试验设备笨重、操作复杂、工期长、费用高；(2)原位测试的试件的性质也仅代表某一范围内的岩体结构面性质，需要进行多次不同地方的试验，才能了解大范围区域内结构面的性质。

室内结构面抗剪断试验也存在很多问题：(1)由于软弱夹层一般比较破碎，室内试验获取软弱夹层的抗剪强度参数主要是通过重塑样，进行抗剪断试验，试样由于受到扰动，其结果有一定的偏差；(2)通过反演计算获得的抗剪强度参数较为准确，但是需要在特定的条件下才能进行反演计算，如已经发生的滑坡等。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中不能在实验室内得到软弱夹层的原状样抗剪强度参数的问题，而提供一种针对软弱夹层原状样的取样和室内原位试验的方法。

实现本发明目的所采用的技术方案为，一种软弱夹层原状样的取样及室内原位试验方法，包括如下步骤：

(1)选定取样点，对取样点处软弱夹层岩体按设定尺寸进行切割，形成底部与岩体固连的立方体岩样，将与立方体岩样尺寸相匹配的取样管套于立方体岩样上，取样管与立方体岩样过盈配合，切割立方体岩样的底部使之与岩体分离；

(2)将水泥涂覆于立方体岩样的两端形成水泥封面，顶部水泥封面、底部水泥封面和取样管封闭立方体岩样，得到软弱夹层原状样；

(3)在取样管的中部沿周向对取样管管壁进行截断切割，取样管分割为上下两部分形成抗剪断试验的上盘和下盘；

(4)在软弱夹层原状样的顶部水泥封面和底部水泥封面上分别放置顶部垫块和底部垫块并将切割后的软弱夹层原状样置于直剪仪的剪切盒中，使得上盘位于上剪切盒中同时下盘位于下剪切盒中；

(5)进行抗剪断试验的法向力、正向切向力和反向切向力的加载，记录软弱夹层原状样被剪断时加载的法向力、正向切向力和反向切向力的矢量参数。

还包括步骤(6)在剪断后分离的上盘和下盘的剪切面上涂覆水泥形成二次水泥封面，涂覆二次水泥封面的上盘和下盘形成两个二次软弱夹层原状样，重复步骤(3)、步骤(4)和步骤(5)，对二次软弱夹层原状样进行抗剪断试验。

在顶部垫块的对称中心上施加法向力，同时在上剪切盒和下剪切盒的两相对表面上分别施加正向切向力和反向切向力，进行抗剪断试验。