[发明专利]一种横观各向同性真三轴岩样制作方法

说明书

一种横观各向同性真三轴岩样制作方法，步骤为：切平层面→钻取柱样→切割柱样→画线标记→切除边料→打磨成型。切平层面：利用切割机在岩石标本上切割出两处相互垂直的平层面，一处平层面与岩石标本层面平行；钻取柱样：将岩石标本置于装夹调整机构内并设定β夹角，利用薄壁钻头在岩石标本上钻取圆柱形岩石试样；切割柱样：在圆柱形岩石试样上切割出相应高度的标高岩石柱样；画线标记：在标高岩石柱样端面上标记圆心，画加载方向线和定位线，加载方向线与层面呈ω夹角，加载方向线与定位线呈45°夹角，勾画正方形区域，形成四个弧形边料区；切除边料：将四个弧形边料区切除；打磨成型：对试样表面进行打磨，完成横观各向同性真三轴岩样的制作。

技术领域

本发明属于岩体工程技术领域，特别是涉及一种横观各向同性真三轴岩样制作方法。

背景技术

在矿业工程、水利水电工程、隧道工程等领域中，围岩体多以层状岩石为主，且岩层与工程洞室之间的空间拓扑关系对围岩力学响应具有显著的影响。在这些工程活动中，所引发的岩体破坏现象与层状岩体力学性质的各向异性特征密切相关。为了更加可靠地评估层状岩体的稳定性，即横观各向同性岩体的稳定性，充分认清真三轴应力状态下横观各向同性岩体的强度特征及破坏形式显得尤为重要。

与常规三轴加载情况不同，真三轴加载试样需要考虑岩层的走向与倾斜方向，构成不同的加载角度β及ω的组合，如图1所示。因而，真三轴岩样的制作方法将会更加复杂，但是目前尚未有公开的文献报道。

由于横观各向同性岩样真三轴加载试验往往需要数量较多且角度组合不同的试样，如何高效准确地制作出横观各向同性真三轴岩样，关系着试验能否顺利开展以及试验结果的可靠性，同时也关系着层状岩体工程的稳定性分析。

此外，对于制作较小规格的试样，例如50mm×25mm×25mm，还会出现岩芯易受机械扰动而损伤或断裂的问题，从而大大影响实验结果的准确性及制样效率。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种横观各向同性真三轴岩样制作方法，能够高效准确地制作出横观各向同性真三轴岩样，填补了领域内关于横观各向同性真三轴岩样制作的空白。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种横观各向同性真三轴岩样制作方法，包括如下步骤：

步骤一：切平层面

①、将形状不规则的岩石标本置于切割机平台上，同时将岩石标本的层面与切割机平台调整到平行；

②、启动切割机，切割方向垂直于岩石标本的层面，并在岩石标本上切割出第一个平层面；

③、将岩石标本旋转90°，使岩石标本的第一个平层面朝下并置于切割机平台上，此时岩石标本的层面垂直于切割机平台；

④、启动切割机，切割方向平行于岩石标本的层面，并在岩石标本上切割出第二个平层面；

步骤二：钻取柱样

①、将切割好平层面的岩石标本置于岩石标本装夹调整机构内，同时设定岩石标本的倾角，使岩石标本的层面与水平面呈β夹角；

②、将装夹有岩石标本的岩石标本装夹调整机构置于钻床工作台上，同时将岩石标本装夹调整机构与钻床工作台固定在一起；

③、选取相应规格的薄壁钻头，启动钻床，钻削方向垂直于水平面，并在岩石标本上钻取圆柱形岩石试样；

步骤三：切割柱样

①、将钻取好的圆柱形岩石试样置于切割机平台上，使圆柱形岩石试样的中轴线平行于切割机平台；

②、启动切割机，切割方向垂直于圆柱形岩石试样的中轴线，并在圆柱形岩石试样上切割出相应高度的标高岩石柱样；

步骤四：画线标记