[发明专利]一种软弱错动带人工制样装置及方法

说明书

本发明提供一种软弱错动带人工制样装置及方法，所述软弱错动带人工制样装置包括压力装置和充填室，所述充填室内设有上盘节理岩体和下盘节理岩体以及充填在充填室的内部空间的充填材料，所述压力装置与充填室之间设有输气管，所述输气管上从压力装置的一端到充填室的一端之间依次设有通气阀和压力表。本发明解决了现场由于开挖扰动难以获取初始岩样的难题，并且能够对不同厚度、不同强度、不同粗糙度的软弱夹层进行人工制作，实现了不同充填材料错动带的试验可重复操作性，节省了现场取样和制样费用，实现了对不同充填物质的自主模拟，最大程度真实反映了现场原位层间错动带的物质组成和力学性质，为工程安全性评价提供可靠依据。

技术领域

本发明涉及水利水电、交通等领域中的地下工程、边坡工程中遭遇软弱错动带的岩土工程，尤其涉及一种软弱错动带人工制样装置及方法。

背景技术

层间错动带是指坚硬岩层中所夹有的结构疏松、粒间连接弱的完全泥化的夹层，是历史的区域性构造运动顺着层状岩体中若干平行的弱层在剪切作用留下的厚薄不一、间距不等的永久变形痕迹。由于其分布广泛，且在尺寸上远远大于岩体工程结构物尺寸。因此，岩体工程结构物经常会受到层间错动带的影响。层间错动带存在的普遍性，给世界上许多国家带来大量岩体失稳问题和自然灾害。例如白鹤滩水电站坝址区及地下洞室群共发育11条层间错动带，层间带贯穿整个左右岸地下洞室群，加上层间带本身物理力学性状较差，充填软弱物质，使得大型地下洞室群在开挖后，由于层间带上下盘岩体的错动，导致岩体松弛深度和大变形区域增加，进而影响到洞室的整体稳定特征。

影响层间错动带剪切力学特性的因素较多，主要包括颗粒粒径大小、夹层厚度、节理面粗糙度、含水率以及法向力等因素，这些因素从不同程度上影响着层间错动带的剪切力学特性。同时，在进行层间错动带的剪切力学试验时也发现，受多种影响因素的干扰，试验数据的离散性较大，难以获取不同层间带的剪切力学参数，甚至同一组层间错动带在不同洞室出露时在性状和充填物等方面均有所差别，而层间错动带力学性状的改变，可以很大程度上影响其变形量级，因此有必要研究不同充填材料层间错动带力学特性。

发明内容

本发明的第一个目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供一种软弱错动带人工制样装置。

为此，本发明的上述目的通过以下技术方案来实现：

一种软弱错动带人工制样装置，其特征在于：所述软弱错动带人工制样装置包括压力装置和充填室，所述充填室内设有上盘节理岩体和下盘节理岩体以及充填在充填室的内部空间的充填材料，所述压力装置与充填室之间设有输气管，所述输气管上从压力装置的一端到充填室的一端之间依次设有通气阀和压力表。

在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用或者组合采用如下技术方案：

作为本发明的优选技术方案：所述压力装置为储气瓶。

作为本发明的优选技术方案：所述充填室包括钢板和螺栓，所述钢板和螺栓形成充填室的密闭空间。

作为本发明的优选技术方案：所述钢板的连接处设有充填硅胶以保证充填室内的气压密闭性。

本发明还有一个目的在于，针对现有技术中存在的不足，提供一种软弱错动带人工制样方法。

为此，本发明的上述目的通过以下技术方案来实现：

一种软弱错动带人工制样方法，其特征在于：所述软弱错动带人工制样方法基于前文所述的软弱错动带人工制样装置，并包括如下步骤：

（1）采样

选择具有良好施工条件和岩体条件的部位进行钻孔取芯，由于小型水钻机或重型地质钻机在钻进的过程中，由于钻筒与岩土体摩擦生热，需要持续加水降温润滑，钻筒内的岩样在加水过程中回转扰动，岩样内的软弱充填物将被冲刷，最终只剩下上下盘节理岩体及泥屑；

岩样取出后，利用高压水枪将其中的泥屑冲刷干净，将上、下盘节理岩体分开；