CN106989967B - 湿干交替和应力共同作用下软岩崩解试验试样的制作方法 - Google Patents

湿干交替和应力共同作用下软岩崩解试验试样的制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及湿干交替和应力共同作用下软岩崩解试验试样的制作方法。制样步骤包括：（1）确定试验试样的尺寸；（2）制作方形模具；（3）原始岩样预处理；（4）制作水泥砂浆；（5）在模具内用水泥砂浆包裹岩石，制成长方体崩解试验试样；（6）试样养护28天，拆除模具；（7）崩解试验试样后处理；（8）崩解试验前的准备。本发明一种湿干交替和应力共同作用下软岩崩解试验试样的制作方法，过程简单、成本低、成功率高。采用本方法获得的试样可以用于模拟湿干交替和应力共同作用下的软岩崩解试验。

Description

湿干交替和应力共同作用下软岩崩解试验试样的制作方法
技术领域
本发明涉及软岩崩解领域，具体为湿干交替和应力共同作用下软岩崩解试验试样的制作方法。
背景技术
水位变动带内岩石的崩解机理，是评价涉水工程岩体稳定性的重要依据，通常可通过岩石室内崩解试验对其崩解过程进行模拟研究，而崩解试验岩石试样的制备方法的合理性，尤其是软岩崩解试验岩石试样的制备方法的合理性，将直接影响试验结果的可靠性。传统的岩石崩解试样的制备，通常采用切割的方法将岩石试样制作成长方体试样，但软岩质地较软，采用传统的切割方法加工试样时,切割所产生的震动不可避免的造成软岩表面或局部开裂脱落，导致制成的试样表面不均匀，不能保证试验（有应力状态）过程中试样受力均匀；而且，切割时加水冷却切割刀片会造成软岩软化，软岩软化后极易造成岩样断裂，直接导致制样成功率低。因此，传统切割制样的方法不能为湿干交替和应力共同作用下的软岩崩解试验制作试样。
发明内容
为解决传统切割方法，不能将软岩加工成规则的长方体试样和制样成功率低，而带来无法进行湿干交替和应力共同作用下崩解试验的问题。本发明提供一种湿干交替和应力共同作用下软岩崩解试验试样的制作方法，该制作方法不仅制样成功率高、扰动小，而且制成的试样形状规则、表面均匀；既可以保证试验过程中，试样四周侧面所应力均匀，也可以模拟水位变动带的湿干交替状态。
本发明采取的技术方案为：
湿干交替和应力共同作用下软岩崩解试验试样的制作方法，包括以下步骤：
步骤1：根据崩解试验要求、试验装置特点，确定崩解试验试样的具体尺寸；
步骤2：根据试样的尺寸，确定模具内部尺寸，模具可灵活拆卸；
步骤3：选取研究所用的原始试样，要求原始试样的尺寸小于模具内部尺寸，用保鲜膜包裹原始试样；
步骤4：制作水泥砂浆；
步骤5：制作崩解试验试样。
步骤6：将崩解试验试样放入养护室内养护，拆除崩解试样外的模具；
步骤7：用保鲜膜包裹崩解试验试样，制得崩解试样，保存试样；
步骤8：剪开崩解试样里的原始试样上的保鲜膜，让原始试样自然裸露；
通过上述步骤，完成软岩崩解试验试样的制备。
所述步骤包括，先在模具内表面涂一层矿物油，再往模具内填充一定量的水泥砂浆，然后把保鲜膜包裹的原始试样放入模具内，轻按原始试样的上表面，使原始试样下移，直到原始试样的上表面和模具顶部齐平，再往模具内加入水泥砂浆，直至填满模具内部，此时，原始试样的上表面刚好未被水泥砂浆覆盖，最后，轻轻震动模具外壁，将水泥砂浆内的小气泡排出，初步制得崩解试验试样。
所述水泥砂浆为模具内部体积一半左右。经多次试验，水泥砂浆为模具内部体积一半左右的是保证制成的崩解试样形成平整的长方体，避免出现由于先放入原始试样、再加入水泥砂浆或先放入远小于模具内部体积一半左右的水泥砂浆、再放入试样，造成试样底部和侧边的水泥砂浆填充不均匀而出现空隙的情况。
所述步骤中，通过水泥砂浆将不规则原始试样在方形模板框架中填补成规则的方形试样；用水泥砂浆将不规则原始试样填补成长方体试样时，要求原始试样的上表面和模具顶部齐平。
本发明一种湿干交替和应力共同作用下软岩崩解试验试样的制作方法，有益效果如下：
1：在步骤3中，用保鲜膜包裹原始试样的目的是：防止水泥砂浆填充原始试样空隙而改变原有原始试样的强度，从而对崩解实验结果带来影响而造成误差。
2：在步骤5中，用水泥砂浆将不规则原始岩样填补成长方体试样时，要求岩样的上表面和模具顶部齐平，其目的是保证制成的崩解试验试样为形状规则的长方体试样，其端面平整，能保证有应力状态试验过程中，试样受力均匀。
3：在步骤7中，用保鲜膜包裹崩解试样的目的是：在进行崩解试验时，避免崩解试样的水泥砂浆与湿干交替过程中湿化浸泡液接触，引起浸泡液的污染而对试验结果造成影响。
4：在步骤8中，剪开崩解试样里原始试样上表面的保鲜膜，让原始试样自然裸露的目的是：保证原始试样可以与水和空气接触，为湿干交替环境中的湿化和干燥状态提供浸水面和风干面，以模拟水位变动带的湿干交替状态。
5：通过水泥砂浆将不规则原始岩样，在方形模板框架中填补成规则的方形试样，避免了传统的切割制样方法产生的震动产生较大的扰动，甚至造成原始试样表面或局部开裂脱落，因此本发明所述的制样方法对岩石试样的扰动较小，更利于试验结果的准确性。
6：采用本发明所述的方法，制样过程简单、成本低、成功率高，采用本方法获得的试样可以用于模拟湿干交替和应力共同作用下的软岩崩解试验。
附图说明
图1为本发明制作崩解试验试样的流程示意图。
图2为原始岩样的三维示意图。
图3为保鲜膜包裹岩样的三维示意图。
图4为模具的结构示意图。
图5为模具的主视图。
图6为模具的左视图。
图7为模具的俯视图。
图8为水泥砂浆示意图。
图9为模具内部填充一半水泥砂浆的三维示意图。
图10为步骤5制成的试样的三维示意图。
图11为步骤5制成的试样的俯视图。
图12为步骤5制成的试样的A-A剖视图。
图13为步骤6制成的试样的三维示意图。
图14为步骤7制成的试样的三维示意图。
图15为步骤7制成的试样的俯视图。
图16为步骤7制成的试样B-B剖面图。
图17为步骤8制成的试样的三维示意图。
图18为步骤8制成的试样的主视图。
图19为步骤8制成的试样的俯视图。
具体实施方式
现结合附图详细说明本发明的结构特点。
参见图1，湿干交替和应力共同作用下软岩崩解试验试样的制作方法，步骤如下：
步骤1：确定拟制备长方体试样的尺寸：
根据崩解试验要求、试验装置特点，确定崩解试验试样的具体尺寸。例如，使用某湿干交替和应力共同作用下崩解试验装置进行试验时，若该装置内长方体试样盒内净尺寸为200×200×100mm，那么崩解试样为长方体、且其尺寸为200×200×100mm。
步骤2：制作长方体（含立方体）模具3；所述模具3用于制作长方体（含立方体）试样；根据长方体试样的尺寸确定模具3内部尺寸，模具3可灵活拆卸。
如图4-7所示，模具3包括第一侧板8、第二侧板11、底板12、横向连杆10、竖向连杆13、第一螺母9、第二螺母 14、第三螺母15；先用横向连杆10和第一螺母9将第一侧板8和第二侧板11固定在一起，再用竖向连杆13、第二螺母 14和第三螺母15将第一侧板8和第二侧板11固定在底板12，模具3即组装完成，可以使用；拧下第一螺母9、第二螺母 14和第三螺母15，去掉横向连杆10和竖向连杆13，模具3即完成拆卸。
步骤3：原始岩样1预处理：
选取研究所用的原始试样1，要求原始试样1的尺寸小于（间隙≥3cm）模具3内部尺寸，用保鲜膜2包裹岩石试样1。
步骤4：制作水泥砂浆4：
根据实验需求，制作一定强度等级（M5～M20）的水泥砂浆4。
步骤5：制作崩解试验试样：
先在模具3内表面涂一层矿物油，再往模具3内填充一定量的水泥砂浆4，如图6所示，填充量为模具3内部体积一半左右。然后把保鲜膜2包裹的原始试样1放入模具3内，轻按原始试样1上表面5使原始试样1下移，直到原始试样1的上表面5和模具3顶部齐平，再往模具3内加入水泥砂浆4，直至填满模具3内部，此时，原始试样1的上表面5刚好未被水泥砂浆4覆盖，最后，轻轻震动模具3外壁，将水泥砂浆4内的小气泡排出，初步制得崩解试验试样6。
步骤6：崩解试验试样的养护：
将步骤5中初步制得的崩解试验试样6放入养护室内养护，养护28天后，拆除崩解试样外的模具3。
步骤7：崩解试验试样后处理：
用保鲜膜2包裹崩解试样6，制得崩解试样7，保存试样。
步骤8：崩解试验前的准备：
制成的崩解试样7全部被保鲜膜包裹，不能直接进行试验，剪开崩解试样6里原始试样1上表面5的保鲜膜2，让原始试样1自然裸露。

Claims (5)

1.湿干交替和应力共同作用下软岩崩解试验试样的制作方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1：确定崩解试验试样的具体尺寸；
步骤2：根据试样的尺寸，确定模具（3）内部尺寸，模具（3）可灵活拆卸；
步骤3：选取研究所用的原始试样（1），要求原始试样（1）的尺寸小于模具（3）内部尺寸，用保鲜膜（2）包裹原始试样（1）；
步骤4：制作水泥砂浆（4）：根据实验需求，制作一定强度等级的水泥砂浆（4）；
步骤5：制作崩解试验试样（6）；
步骤6：将崩解试验试样（6）放入养护室内养护，拆除崩解试样外的模具（3）；
步骤7：用保鲜膜（2）包裹崩解试验试样（6），制得崩解试样（7），保存试样；
步骤8：剪开崩解试样（7）里的原始试样（1）上的保鲜膜（2），让原始试样（1）自然裸露；
通过上述步骤，完成软岩崩解试验试样的制备；
所述步骤5包括，先在模具（3）内表面涂一层矿物油，再往模具（3）内填充一定量的水泥砂浆（4），然后把保鲜膜（2）包裹的原始试样（1）放入模具（3）内，轻按原始试样（1）的上表面（5），使原始试样（1）下移，直到原始试样（1）的上表面（5）和模具（3）顶部齐平，再往模具（3）内加入水泥砂浆（4），直至填满模具（3）内部，此时，原始试样（1）的上表面（5）刚好未被水泥砂浆（4）覆盖，最后，轻轻震动模具（3）外壁，将水泥砂浆（4）内的小气泡排出，初步制得崩解试验试样（6）。
2.根据权利要求1所述湿干交替和应力共同作用下软岩崩解试验试样的制作方法，其特征在于：所述水泥砂浆（4）为模具（3）内部体积的一半。
3.根据权利要求1所述湿干交替和应力共同作用下软岩崩解试验试样的制作方法，其特征在于：所述步骤5中，通过水泥砂浆（4）将不规则原始试样（1）在方形模板框架中填补成规则的方形试样；用水泥砂浆（4）将不规则原始试样（1）填补成长方体试样时，要求原始试样（1）的上表面（5）和模具（3）顶部齐平。
4.根据权利要求1所述湿干交替和应力共同作用下软岩崩解试验试样的制作方法，其特征在于：模具（3）包括第一侧板（8）、第二侧板（11）、底板（12）、横向连杆（10）、竖向连杆（13）、第一螺母（9）、第二螺母 （14）、第三螺母（15）；先用横向连杆（10）和第一螺母（9）将第一侧板（8）和第二侧板（11）固定在一起，再用竖向连杆（13）、第二螺母 （14）和第三螺母（15）将第一侧板（8）和第二侧板（11）固定在底板（12），模具（3）即组装完成，可以使用；拧下第一螺母（9）、第二螺母 （14）和第三螺母（15），去掉横向连杆（10）和竖向连杆（13），模具（3）即完成拆卸。
5.采用如权利要求1~4任意一项所述的一种湿干交替和应力共同作用下软岩崩解试验试样的制作方法，其特征在于：制成的原始试样，用于模拟湿干交替和应力共同作用下的崩解试验。
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