CN104990758A - 一种具有不同层理角的人造岩心的制作方法 - Google Patents
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- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Abstract
本发明提供了一种具有不同层理角的人造岩心的制作方法。该方法通过控制相邻两次浇筑物料形成的界面作为岩体的层理面，控制相邻两次浇注物料的时间间隔的长短来控制层理面的强度，最后将浇筑好的岩块置于岩心钻取机底座上，通过调节岩心钻取机底座的倾角可钻取含有不同层理角的岩心。该方法通过控制前后浇筑时间间隔形成具有水平层理面的岩块，同一个岩块中可以预制多个水平层理面，相邻层理面之间的间距可以不等。本发明克服了制取天然岩心困难、数量少的缺点，尤其是钻取具有不同层理角的天然岩心，该方法具有制取岩心简单，实验可重复性强的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有不同层理角的人造岩心的制作方法。
背景技术
层状岩体是工程建设中普遍存在的一种赋存岩体类型，由于在形成过程中经历各种地质构造作用，层状岩体结构与其他岩体有显著的差别，含有层理面的岩体表现出了强烈的层理结构效应。尤其是层状沉积岩，由于受到层理结构的影响，使其力学特性及变形特征具有明显的各向异性特征，这种特征常常对岩体工程安全稳定产生重要的影响。国内外学者自从20实际50年代开始对含有完整或定向节理裂隙岩石材料进行各向异性的室内试验。研究通常采用岩石材料或室内人工合成岩石材料或石膏模型进行加工获得具有不同层理角θ(最大主应力和层理面法线的夹角)的实验试件，以研究岩石材料的强度各向异性特征随层理角的变化规律。
层状岩体中由于存在层理、裂隙、断层等结构面，从而使岩体力学性质表现出强烈的非均质、不连续性和各向异性，具有不同结构面岩体的力学性质差异很大。当层理角θ不同时，其力学参数如抗压强度、弹性模量、泊松比、内聚力、内摩擦角等会出现一定的各向异性。
研究层理结构对岩石力学性质的影响需要大量的标准岩心试件，现阶段制取室内岩石力学实验所需的岩心时主要是将大块岩石运至室内，然后再进行标准样品的制取。该方法现场取心成本高、取心难度高，且岩心运输过程中无法保证样品的原状性和完整性。而且室内钻取标准岩心时还取决于岩石的大小、岩性和取样方法，且很难连续取得任意层理角的标准岩心，取样数量和位置受到限制。从现场取得的岩心内部存在较强各向异性，导致实验的重复性较差。因此研究不同层理角度对岩石力学性质的影响时，需要使用大量物理性质相近的标准岩心，岩心内部除了层理面以外的裂隙结构等特征相近，这样才能控制层理角这单一变量。
发明内容
本发明提供了一种具有不同层理角的人造岩心的制作方法，该方法首先预制含有若干个水平层理面的岩块，水平层理面之间的间距可以不等，然后再将岩块固定在岩心钻取机底座上，调节底座的倾斜角度来钻取岩心，底座的倾角大小即为岩心的层理角。
为此，本发明所采用的技术方案是：
本发明提供了一种具有不同层理角的人造岩心的制作方法。该方法通过控制相邻两次浇筑物料形成的界面作为岩体的层理面，控制相邻两次浇注物料的时间间隔的长短来控制层理面的强度，最后将浇筑好的岩块置于岩心钻取机底座上，通过调节岩心钻取机底座的倾角可钻取含有不同层理角的岩心。该方法通过控制前后浇筑时间间隔形成具有水平层理面的岩块，同一个岩块中可以预制多个水平层理面，相邻层理面之间的间距可以不等。
本发明所述的一种具有不同层理角的人造岩心的制作方法包括以下步骤：
(1)选择物料：
预制岩块的物料是由石英砂和水泥组成，石英选用20-40目的精制石英砂，水泥选择型号为P.S.A32.5的通用硅酸盐水泥，水为自来水。
(2)选择模具：
模具是由一个底板、两个侧板和两个端板组成，各板的材质为钢，侧板和端板之间采用螺栓连接，各板拼装完成后可形成长方体内腔。
(3)预制岩块：
将石英砂和水泥按重量比1∶1均匀混合，加水进行搅拌。浇筑之前在模具内表面涂抹一层黄油或润滑油，以便于岩块脱模，然后将配置好的水泥砂浆注入模具中，进行充分震动以排除砂浆中的气体，最后用刮砂板在模具内沿水平方向来回移动，其中水泥砂浆不注满模具。在室温条件下对岩块进行养护，用塑料布或篷布进行覆盖并不断喷淋洒水进行保湿、潮湿养护一定的时间Δt。
然后再重复上述过程，这样就在两次浇筑物料的界面处形成了层理面。反复操作上述过程直至浇筑物料填满模具，这样一个岩块中就可以形成若干个水平层理面。
优选的是，所述水平层理面的个数为1-3个。
(4)钻取岩心：
将预制好的岩块固定在岩心钻取机的底座上，调节岩心钻取机底座的倾斜角度，然后钻取该倾斜角度下的岩心，所得岩心的层理角为底座的倾斜角度；再次调节底座的倾角，可以钻取不同层理角的岩心。
优选的是，所述岩心钻取机底座的倾斜角度范围是0°-90°。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过控制相邻两次浇筑物料的时间间隔Δt形成的界面作为岩体的层理面，控制变量单一，所预制岩块的可重复性高。本发明可以针对同一层理角θ，制取不同浇筑间隔时间Δt下的岩块；对于同一浇筑间隔时间Δt，制取不同层理角θ下的岩块。然后取这两种情况下的标准岩心进行岩石力学实验，分析层理角θ和浇筑间隔时间Δt对岩石材料各向异性的影响。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，
图1为根据本发明的一种具有不同层理角的人造岩心的制作方法而预制的岩块的示意图；
图2为本发明的取心层理角为0°的示意图；
图3为本发明的取心层理角为15°的示意图；
图4为本发明的三个层理面等间距、取心层理角为0°的示意图；
图5为本发明的呈一定夹角的层理面的岩块的示意图；
附图标号说明：
1、岩层 2、层理面
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，岩块的尺寸为20×20×20cm，岩心直径为25mm、高度为50mm的圆柱体，其制作方法包括以下步骤：
实施例1：图1为根据本发明的一种具有不同层理角的人造岩心的制作方法而预制的岩块的示意图，以下为预制具有三个水平层理面的岩块的过程。
(1)选择物料：
选择石英砂和水泥作为预制岩块的物料，石英砂选用20-40目的精制石英砂，水泥选择型号为P.S.A32.5的通用硅酸盐水泥，水为自来水；
(2)选择模具：
模具是由一个底板、两个侧板和两个端板组成，各板材质为钢，侧板和端板之间采用螺栓连接，各板拼装完成后可形成20×20×20cm的正方体内腔；
(3)预制岩块：
将石英砂和水泥按重量比1∶1均匀混合，加水进行搅拌。浇筑之前在模具内表面涂抹一层黄油或润滑油，然后将配置好的水泥砂浆注入模具内，注入水泥砂浆的高度为8cm，进行充分震动以排除砂浆中的气体，最后用刮砂板在模具内沿水平方向来回移动。在室温条件下对岩块进行养护，用塑料布或篷布进行覆盖并不断喷淋洒水进行保湿、潮湿养护一定的时间Δt，然后再向模具内注入高度为4cm的水泥砂浆，再重复上述过程，这样就在两次浇筑物料的界面处形成了层理面。然后再反复操作上述过程，不同之处是两次注入水泥的高度为2cm和6cm，最终可形成具有三个层理面的岩块如图1所示；
(4)钻取岩心：
将预制好的岩块固定在岩心钻取机的底座上，调节岩心钻取机底座的倾斜角度为0°，可钻取层理角为0°的岩心，取心示意图如图2所示。
任意调节底座的倾角可钻取不同层理角的岩心，层理角的范围为0°-90°，且岩块内可预制1-3个层理面。
实施例2：一种具有不同层理角的人造岩心的制作方法，同实施例1，不同之处在于，调节底座的倾斜角度为15°，钻取层理角为15°的岩心，取心示意图如图3所示。
实施例3：一种具有不同层理角的人造岩心的制作方法，同实施例1，不同之处在于，岩块内部具有三个水平层理面，且层理面之间是等间距的，取芯示意图如图4所示。
实施例4：一种具有不同层理角的人造岩心的制作方法，同实施例1，不同之处在于，岩块内部具有两个层理面，且两个层理面之间不平行，取芯示意图如图5所示。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
Claims (5)
1.本发明提供了一种具有不同层理角的人造岩心的制作方法。该方法通过控制相邻两次浇筑物料形成的界面作为岩体的层理面，控制相邻两次浇注物料的时间间隔的长短来控制层理面的强度，最后将浇筑好的岩块置于岩心钻取机底座上，通过调节岩心钻取机底座的倾角可钻取含有不同层理角的岩心。该方法通过控制前后浇筑时间间隔形成具有水平层理面的岩块，同一个岩块中可以预制多个水平层理面，相邻层理面之间的间距可以不等。
2.如权利要求1所述的一种具有不同层理角的人造岩心的制作方法，其特征在于，所述同一岩块中相邻两次浇筑物料的时间间隔可以不同。
3.如权利要求1所述的一种具有不同层理角的人造岩心的制作方法，其特征在于，所述水平层理面的个数为1-3个。
4.如权利要求1所述的一种具有不同层理角的人造岩心的制作方法，其特征在于，所述钻取岩心的层理角范围是0°-90°。
5.如权利要求1所述的一种具有不同层理角的人造岩心的制作方法，其特征在于，所述岩块内部的层理面之间可以不平行。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20151021 |