[发明专利]一种含粗糙结构面的圆柱体试样取样方法

说明书

本发明公开了一种含粗糙结构面的圆柱体试样取样方法，将岩体劈裂获得多个不规则的结构面，用混凝土将劈裂后的岩体包裹固定为一体，对固定在混凝土内的岩体沿铅直方向钻孔取岩芯，对取出的岩芯进行处理，即得到含粗糙结构面的圆柱体试样。本发明方法简单，高效，实用效果好，具有广泛的应用性；能有效避免岩体形成起伏过大粗糙结构面，能有效应用于三轴压缩试验的试件尺寸；避免节理岩体在取芯过程中因钻具扰动导致结构面张开等情况，为节理岩体的力学试验提供了技术支持。

技术领域

本发明涉及岩石力学与工程技术领域，尤其涉及一种含粗糙结构面的圆柱体试样取样方法。

背景技术

在漫长的地质演化过程，在一定的地质过程和应力环境中赋存的岩体普遍发育不同成因、规模和特性的结构面，包括节理、裂隙、断层等。从而，完整的岩石被切割成为不规则、不同尺度的岩块。节理岩体的力学性质受结构面影响，一般弱于岩石本身的力学性质，如压缩强度。大型的水利、交通等土建项目大多处于性质复杂且由结构面和岩块构成的具有一定结构特征的节理岩体之中，工程岩体的稳定性受结构面直接影响。

一般采用室内试验(小尺度)、原位试验(大尺度)和数值试验研究节理岩体的力学性质。原位试验工作复杂、费力、费时，且得出的试验数据较为离散；而数值试验结果的可靠性在很大程度上取决于岩块和节理本构关系的合理选取，而这又依赖于室内试验。因此，室内试验是可靠的选择，这也是研究岩石力学性质的经典方法。

目前，节理岩体试样中的结构面一般为平直的或规则状的，而缺少具有不规则状结构面的节理岩体试样制备方法，这对节理岩体力学性质的全面研究造成不利影响。试样制备技术是岩石力学领域中研究节理岩体力学性质的关键技术问题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种简单，能提供具有不规则状结构面节理岩体的含粗糙结构面的圆柱体试样取样方法。

本发明的实施例提供一种含粗糙结构面的圆柱体试样取样方法，将岩体劈裂获得多个不规则的结构面，用混凝土将劈裂后的岩体包裹固定为一体，对固定在混凝土内的岩体沿铅直方向钻孔取岩芯，对取出的岩芯进行处理，即得到含粗糙结构面的圆柱体试样。

进一步，具体包括以下步骤：

S1.加工与钻孔取芯设备相匹配的岩体，在岩体上标注厚度不一的结构面的位置；

S2.沿步骤S1的标注施加均匀荷载劈裂岩体形成不同的破裂面，得到具有不规则粗糙度的结构面，形成节理岩体；

S3.将步骤S2得到的节理岩体包裹，并置于模具盒中，所述节理岩体在模具盒中有多种空间形态，使节理岩体与模具盒的底板形成不同的夹角，在节理岩体和模具盒之间浇筑混凝土，将节理岩体和模具盒固定在一起；

S4.沿铅直方向对固定在混凝土中的节理岩体钻孔取岩芯，岩芯包括多个结构面，根据步骤S3中节理岩体与模具盒的底板夹角的不同，得到具有不同倾角的结构面；

S5.去掉岩芯两端的混凝土，将含有结构面的岩芯箍紧；

S6.根据待制备含粗糙结构面的圆柱体试样的尺寸，对岩芯进行切割，打磨，即得到含粗糙结构面的圆柱体试样。

进一步，所述步骤S2中，均匀荷载通过控制荷载施加速率实现。

进一步，所述步骤S3中，节理岩体用一层保鲜膜包裹，并用夹具夹紧，防止杂质渗入结构面中。

进一步，所述步骤S3中，节理岩体在模具盒中的空间形态包括节理岩体与模具盒的底板呈线面接触、点面接触或面面接触。

进一步，所述节理岩体与模具盒的底板面面接触时，所述节理岩体与模具盒的底板之间塞入石板。

进一步，所述步骤S5中，含有不规则结构面的岩芯用橡皮套箍紧包好。