[发明专利]一种模拟边坡现场岩体崩解的试验装置及其试验方法

说明书

本发明公开了一种模拟边坡现场岩体崩解的试验装置，包括湿化设备、试验箱、测试设备以及崩解物的收集设备；试验箱置于温控室中，温控室内设有温控器和加热灯；试验箱由多块钢板围合形成顶部开口的直角梯形，试验箱的斜边与水平面的夹角为33.3°～66.7°；从湿化设备中流出的冲刷水流沿着试验箱的斜边流下；试验箱底部设有多个通孔结构，待测试岩体放置于试验箱中；待测试岩体的崩解物沿着试验箱的斜边流入收集设备中，收集设备位于试验箱斜边的下端部；测试设备通过设置在试验箱上的百分表得到待测试岩体的崩解变形量。采用本发明试验装置，可很好地模拟边坡现场条件，更加合理、准确地测试岩体崩解特性，掌握岩体强度变化规律。

技术领域

本发明涉及一种模拟边坡现场岩体崩解的试验装置及其试验方法，属于土木工程技术领域。

背景技术

现有的岩块崩解性试验方法。目前崩解性试验均是现场取岩块样，岩块一般为40～60g，直径约30mm。试验主要通过干燥-湿化循环来模拟现场气候的蒸发-降雨天气条件，根据岩块崩解过程中的现象与崩解物内大于2mm颗粒干质量占总质量的比值来确定岩块的耐崩解性特征。岩块耐崩解特性反映了岩块的矿物成分及其含量、小尺寸的结构构造特征及外界水气环境变化作用。具体试验方法有规范推荐的耐崩解性试验及研究者自行设计各种不同干-湿循环方法的崩解试验方法，如烘干-浸水崩解试验、自然风干-浸水崩解试验、自然风干-浇水崩解试验、自然气候条件的降雨-蒸发循环的崩解试验等。但在室内试验成果与现场泥质岩崩解现象相比较时，存在如下特点：(1)自然条件下崩解是一个有侧向约束的长期崩解累积过程，而室内试验是无侧向约束，短期的崩解，所以结果差异较大；(2)现场崩解很大程度上受裂隙影响；(3)现场沉降岩的结构构造特征对崩解有影响。

针对这些特点，室内试验成果存在有如下问题：(1)试样的侧向约束问题。目前崩解性试验中岩块样一般为40～60g，直径约30mm，不存在侧向变形约束。《岩石与岩体鉴定和描述标准》(CECS 239-2008)将天然湿度单轴小于1MPa的岩石称为极软岩；小于5MPa，大于1MPa称为很软岩。极软岩，抗压强度低，既具有岩石的性质，如状态坚硬、结构致密、结构面发育的特点，也具有土的性质，强度低，受环境水分影响大，遇水不稳定的特点。根据现有研究成果，岩石强度愈低，耐崩解性指数也愈低，崩解性也愈强。现行《工程岩体试验方法标准》(GBT 50266-2013)的强度直剪试验主要适用于岩块，直剪试验中侧向无约束，原因是岩块粘聚力大，直剪过程中基本无侧向变形，强度值与侧向约束作用关系不大；而现行《土工试验方法标准》(GBT50123-1999)的强度直剪试验适用于土体，由于土体为松散集合体，直剪试验中有侧向约束。原因是土块粘聚力小，直剪过程中有侧向变形，强度值与侧向约束作用关系大；在无侧限抗压强度试验中，英国BC1377标准规定“适用于饱和的无裂隙的粘性土”。由此，侧向约束宜根据试样强度确定是否需要。而现有岩石崩解试验中均未考虑侧向约束作用，这显然不合适的，尤其对强度低的极软岩。(2)试样的尺寸效应问题。目前的研究成果表明岩块耐崩解性与其强度特征关系密切，两者均受岩块的结构面影响，因此岩块耐崩解性与其强度特征均有试样尺寸效应问题；但目前岩块崩解性试验方法不能反映较大尺寸试样特征，这对二次干湿循环耐崩解性指数I_d225％的情况更为显著。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种模拟边坡现场岩体崩解的试验装置，还提供利用上述实验装置进行模拟边坡现场岩体崩解的试验方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：