CN106198136A - 一种室内制备含有机质充填结构面模型的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种室内制备含有机质充填结构面模型的方法。含有机质结构面由黏性土、胶结剂和有机物三种材料混合制备而成；黏性土不含有机质，胶结剂为水硬性或气硬性材料，有机物经过了腐化处理。首先将黏性土与有机物混合、搅拌，将胶结剂掺入混合料中继续搅拌至均匀，然后将混合材料铺设在下混凝土剪切块的预留面上制作结构面，接着将上混凝土剪切块置于铺设好的结构面上，挤压密实，最后在上下混凝土剪切块中间、结构面四周缠绕浸水棉套，养护至胶结剂反应完全。该方法制备的含有机质充填结构面模型与原生充填结构面具有相似的介质组成；制备模型所需材料容易获取、成本低；制作方法简便。

Description

一种室内制备含有机质充填结构面模型的方法

技术领域

本发明涉及一种室内制作结构面模型的方法，特别是用于室内制备含有机质的充填结构面模型的方法。

背景技术

结构面是岩体形成和地质作用的漫长历史过程中，在岩体内形成和不断发育的地质界面，节理面的存在，是造成岩体介质力学特性各项异性的主要因素，是影响坝基、边坡等岩体工程稳定的关键条件。设计坝基、边坡等工程结构，或评估其稳定安全系数时，为获取节理面强度参数，针对岩体内部结构面开展的剪切试验是必不可少的。

根据岩体中结构面充填状态的不同，可以分为无充填结构面（又称硬性结构面）和充填结构面两大类。目前针对无充填结构面开展的试验研究工作较多，其中包括基于模型材料室内制备无充填结构面的方法和技术，例如：应用水泥砂浆材料制作的锯齿状、波纹状、台阶状、或柱状规则起伏硬性结构面模型；依据三维扫描数据，基于3D打印技术在岩石或混凝土材料中获取无充填结构面。然而，地质调查数据显示，岩体中大部分的结构面属于充填结构面，因此，为了更为全面的揭示节理岩体剪切破坏特征，需要针对充填结构面开展更为深入、广泛的试验测试工作。

在岩体形成的历史长河中，地质构造运动或地表水下渗都会将分布在地表的有机物带入岩体结构内部，与岩屑混合后伴生在岩体结构面中，随着时间的推移，在微生物的参与下，有机物将会变质腐败，从而对岩体原有结构面的力学参数产生影响。因此，研究有机质对充填结构面剪切力学特性影响的规律与机制，对于分析坝体、边坡等工程稳定性具有重要的学术价值和工程意义。但是，受限于含有机质原生充填结构面采集的不确定性和难度，现场采集用于剪切试验的含有机质充填结构面并不可行。

发明内容

为了克服现场采集含有机质充填结构面进行剪切试验测试的不足，本发明提供了一种室内制备含有机质充填结构面模型的方法。

为实现上述目的，本发明所采用的解决方案是：

一种室内制备含有机质充填结构面模型的方法，选取黏性土、有机物、胶结剂三种材料，按一定的体积比混合，制备充填结构面混合材料，其中黏性土占80%-90%，有机物占6%-14%，胶结剂占2%-8%。具体制备过程为：先将黏性土与有机物混合、搅拌，然后将胶结剂均匀掺入黏性土与有机物的混合料中，继续搅拌至均匀。将黏性土、胶结剂和有机物的混合材料铺设在下混凝土剪切块1的预留面上制作结构面3，然后将上混凝土剪切块2置于结构面3上，挤压密实后，在结构面3四周缠绕浸水棉套4养护至胶结剂反应完全。

所述胶结剂为水硬性或气硬性材料。

所述有机物为新鲜无污染的有机物，所述有机物经过腐化处理。

腐化处理为：在密闭条件下，将新鲜无污染的有机物放置于30℃恒温环境下进行腐化处理。

所述下混凝土剪切块及上混凝土剪切为预留台阶状混合材料铺设平面的预制件。

由于采用了上述方案，本发明的效果和益处是：1、制备含有机质充填结构面模型所用材料容易获取，且价格低廉；2、室内制备含有机质充填结构面模型方法简单、养护条件容易实现；3、制备方法所选用的三种材料与含原生充填结构面的介质组成相似，制备模型代表性强。

附图说明

图1为含有机质充填结构面模型的侧视图，

图2为图1的A-A剖面图。

具体实施方式

为清楚、完整地描述室内制备含有机质充填结构面模型的方法，现结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的具体实施方式做更进一步的说明，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

1.下预制混凝土剪切块1和上预制混凝土剪切块2：在内部尺寸为200mm×150mm×100mm的模具中，按照C40混凝土的配比制备，并在混凝土养护箱中标准养护28天，备用。

2.有机物的腐化处理：密闭条件下，将新鲜无污染的有机物放置于30℃恒温环境下进行腐化处理，待其腐败变质成糊状后使用。

3.制备含有机质结构面模型材料：先将黏性土和腐化处理的有机物进行充分搅拌、混合，然后将胶结剂均匀掺入混合材料中，继续搅拌至均匀。

4.制作结构面：将混合材料均匀铺设在下混凝土剪切块1的预留剪切面上，厚5mm，然后将上混凝土剪切块2置于铺好的混合材料之上，挤压密实。

5.结构面养护：在两混凝土剪切块之间、制备好的结构面3四周缠绕浸水棉套4，并保持棉套4始终处于浸湿状态，养护至胶结剂反应完全，结构面固化完成。

6.将养护完成的含有机质结构面模型试件放置于剪切试验机上，进行试验测试，获取试验参数，用于研究有机质对结构面剪切力学特性的影响。

综上，即可实现室内制备含有机质充填结构面模型的目的。

Claims (3)

1.一种室内制备含有机质充填结构面模型的方法，选取黏性土、有机物、胶结剂三种材料，按一定的体积比混合，制备充填结构面混合材料，其特征在于，其中黏性土占80%-90%，有机物占6%-14%，胶结剂占2%-8%；具体过程为：先将黏性土与有机物混合、搅拌，然后将胶结剂均匀掺入黏性土与有机物的混合料中，继续搅拌至均匀，将黏性土、胶结剂和有机物的混合材料铺设在下混凝土剪切块（1）的预留面上制作结构面（3），然后将上混凝土剪切块（2）置于结构面（3）上，挤压密实后，在结构面（3）四周缠绕浸水棉套（4）养护至胶结剂反应完全，

所述有机物为新鲜无污染的有机物，并经过腐化处理，

腐化处理为：在密闭条件下，将无污染的有机物放置于30℃恒温环境下进行腐化处理。

2.根据权利要求1所述的一种室内制备含有机质充填结构面模型的方法，其特征在于，所述胶结剂为水硬性或气硬性材料。

3.根据权利要求1所述的一种室内制备含有机质充填结构面模型的方法，其特征在于，所述下混凝土剪切块及上混凝土剪切为预留台阶状混合材料铺设平面的预制件。