[发明专利]高温下含断续节理的岩石压缩剪切试样制作及试验方法

说明书

本发明高温下含断续节理的岩石压缩剪切试样的制作及试验方法，包括：1）制作含断续节理的岩石压缩剪切试样：2）采用含断续节理的岩石压缩剪切试样进行剪切强度测试：a)利用岩石高温三轴压缩试验设备对试样直接加载，进行含断续节理的岩石压缩试验，测定含断续节理的抗剪切强度；b)利用岩石高温三轴压缩试验设备在温度压力室内进行高温高压条件下的节理剪切试验及试验过程的声发射AE、CT扫描研究:C）含续节理岩石压缩剪切试样的剪切面在10℃～200℃时的抗剪强度指标（内聚力和内摩擦角）的测试。本发明可进行试样压缩时声发射（AE）试验、压缩过程的CT扫描试验，具有探索温度压力条件对节理性质的影响试验的优点，弥补了传统岩石试样的不足。

技术领域

本发明涉及是一种能够在高温高压条件下进行含断续节理的压缩试验和剪切试验的模型制作方法，以及基于这种试样的试验方法。该岩石试样可在温度压力室提供的各种温度压力条件下进行压缩试验，以及岩石试样固定剪切面的抗剪强度测试；在剪切面的位置可制作出断续节理，用于探究温度、压力条件对节理性质的影响。

背景技术

随着国家基础建设高速发展和西部大开发不断深入，工程建设中出现了一些新的岩体工程问题，深埋隧洞中岩体的热力学性质即是其中突出问题之一，这是经典岩体力学尚未有成熟研究成果的领域，亟待解决。例如，新疆布仑口-公格尔水电站引水隧洞施工中，发现洞前段存在高地温问题，岩性为云母石英片岩夹石墨片岩，高地温洞段集中在 3# 支洞下游，测得岩石温度达 105 ℃，为目前高地温洞段之最（侯代平等，2013）。另外，新疆地区齐热哈塔尔水电站引水隧洞为例,隧洞全长15.66km,最大埋深仅为1 800m,但地温最大处却达到了90℃, 另外，意大利化平宁隧道工程岩体温度达到63.8℃，日本安房公路隨道埋深700m，地温值就达到达77.5℃，在这种高温高压环境下,深部岩石表现出与浅部截然不同的力学特性，致使深部地下工程发生突发性工程地质灾害的风险大。另外，地热资源开发、矿山开采、煤层瓦斯的综合利用、深层地下核废料的储存等，常涉及到高温作用下岩石的力学特性。

在深埋高温环境下，温度压力条件不仅影响着岩石的性质，而且对节理性质的影响更加重要。目前，由于受试验仪器的限制，探究温度对断续节理性质影响的试验较难开展。在常规岩石的直剪试验、三轴剪切试验中，不足在于1）常规直剪试验由于试样形状为立方体，受配套设备限制，不能进行剪切过程的CT扫描、声发射（AE）研究，同时立方体试样不能放到温度压力室中进行高温高压条件下进行直剪试验；2）三轴剪切试验中虽然为圆柱状试样（直径为50mm、高度为100mm），但是只能操作均质的岩石试样，另外该仪器只能进行压缩试验，不能进行预制面的剪切破坏。尤其是此类试样中无裂纹，不能进行断续节理的剪切试验，不能测定出含断续节理的剪切面强度；3）目前已有的剪切试验方法难以用在探究温度对节理性质影响的试验中。

发明内容

本发明的目的是为了克服以上不足，提供一种加工制作简单，操作方便，实用性强，利用已有的岩石高温三轴压缩试验设备能进行剪切试验，并制作具有含断续节理的固定剪切面、能够在温度压力室提供的高温高压条件下进行对断续节理剪切的岩石试样；其不仅能快速、简单的测量岩石、混凝土、以及不同温度压力条件下断续节理的剪切强度，而且能结合试验设备的配套装置满足剪切过程声发射（AE）试验、CT扫描试验、探究温度对节理性质的影响研究，满足高温三轴剪切试验对试样的要求，实现高温下含断续节理的岩石压缩剪切试样的制作及试验方法。

本发明的目的是这样来实现的：

本发明高温下含断续节理的岩石压缩剪切试样的制作及试验方法，包括以下步骤：