一种基于水泥砂浆材料制备含闭合裂隙立方体模型的方法技术

本发明专利技术公开一种基于水泥砂浆材料制备含闭合裂隙立方体模型的方法及模型，具体实施步骤包括：根据插片和立方体模型尺寸及裂隙展布形态裁剪一对保鲜膜，插片表面涂抹润滑油薄层后将保鲜膜粘贴在插片两侧，然后将贴有保鲜膜的插片从垫板底面穿过限位槽，并始终保持直立状态，将另一端超出的保鲜膜垂直限位槽走向弯折90°并平铺在垫板底部；将处置好的插有云母片的垫板置于浇筑平台上，然后将模具套在垫板上，保持模具底部与垫板底面位于同一水平面，接着向模具中浇筑水泥砂浆材料，轻轻振捣密实后静置不超过30min，缓慢拔出插片，继续养护24h后拆模，最后将裂隙模型置于标准养护室中继续养护28天；制成的试件裂隙是闭合裂隙，整个过程操作简单。

【技术实现步骤摘要】
一种基于水泥砂浆材料制备含闭合裂隙立方体模型的方法
本专利技术涉及岩土工程
，特别是涉及一种基于水泥砂浆材料制备含闭合裂隙立方体模型的方法。
技术介绍
1947年，能量释放率概念的提出，标志着线弹性断裂力学理论的诞生，1957年，应力强度引子概念及K判据的提出，则标志着线弹性断裂力学的最终建立。基于断裂力学理论建立之初在解释含初始缺陷的玻璃、金属结构及工业陶瓷材料破坏问题与机制的优越性，加之断裂力学破坏判据在数学表达形式上的简洁性，考虑到岩体中遍布节理裂隙等初始缺陷的现实状态，岩石力学工作者至始至终都在尝试将其引入岩石力学研究领域，并用以解释岩石类材料在压缩状态下的断裂破坏问题。在断裂力学建立之初，它主要解决脆性材料的三类破坏问题：拉伸型、剪切型和撕裂型，但是岩石材料不同于金属材料，抗压能力强，抗剪、抗拉能力弱的特点决定了其在工作环境中更多是承担压缩载荷，如何建立适用于岩石力学领域的岩石断裂判据，成为困扰岩石力学工作者的难题。1963年，二维滑动裂纹模型的提出，为岩石力学工作者带来了希望，由于它在解释岩体中微裂纹延性开裂机制方面的优越性，逐渐被岩石力学界所接受，并成为建立岩石断裂力学理论框架的基础。由于水泥砂浆材料制备的模型具有与岩石材料相似的物理力学特性，它成为岩石力学工作者进行室内模型试验研究时的首选材料，在岩石断裂力学研究领域也不例外，自岩石断裂力学理论框架建立以来，各种含初始缺陷模型试件的制备方法被不断提出，诸如插片法、小块体堆砌法、预埋件法等，不断被用来制备室内裂隙体相似模型试件，用于单轴、双轴或三轴压缩试验中，研究岩石类脆性材料在不同应力状态下的断裂力学响应模式与机理。虽然这些方法能够制备出含初始缺陷或损伤的裂隙体相似模型试件，但是采用上述方法制备的模型试件具有一个共同的特征：初始缺陷或裂隙是张开的，不是闭合的。这与岩体中初始微裂纹赋存形态并不一致，基于含有张开裂隙试件进行的系列试验研究，以及所获得的试验现象与结果，就不能真实地反映岩体中初始微裂纹的断裂屈服形态与规律。认识到这一不足之后，诸多学者提出了闭合裂隙制备方法-拔片法，并提出采用光源照射方法检查裂隙闭合程度。如：利用模型材料凝固过程中发热膨胀原理，在养护过程中拔出预置拉紧聚合物薄片法制备闭合裂隙；终凝前拔出预埋薄钢片的方法制备闭合裂隙。但是，根据目前已有的闭合裂隙试件制作技术，并不能制备出符合试验要求的闭合裂隙试件：拔片过早(初凝前)，由于模型材料尚具有一定的流动性和自我修复能力，拔出插片后两侧材料将会融合并胶结成整体，裂隙不复存在；拔片过晚(初凝后、终凝前)，虽然模型材料不具备自我修复能力，但是同样也不具备流动性，为保持插片刚度，它总是具有一定的厚度，插片拔出后，留下的空隙也会一直存在，而不会发生发热膨胀闭合现象。为了揭示含初始缺陷岩体在压缩状态下的力学响应规律与机制，制备含闭合裂隙模型试件是试验成功的前提和保障，然而现有技术和方法并不能解决这一问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于水泥砂浆材料制备含闭合裂隙立方体模型的方法，用于有效地解决室内试验条件下无法制备闭合裂隙试件模型的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：本专利技术提供了一种基于水泥砂浆材料制备含闭合裂隙立方体模型的方法，包括以下阶段：阶段1，预埋插片的制备，包括以下步骤：①根据模型试件中预制闭合裂隙尺寸，裁剪或定制具有一定刚度的薄的插片；②裁剪一对相同的条形保鲜膜，所述条形保鲜膜的宽度等于所述插片的宽度；③在所述插片两侧均匀涂抹润滑油薄层，将所述条形保鲜膜分别贴在所述插片两侧，所述条形保鲜膜长度大于所述插片的长度；④将步骤③中所述的插片从垫板底面垂直插入并固定在垫板的限位槽上，将未贴在所述插片上的所述条形保鲜膜弯折平铺在所述垫板底部；阶段2，裂隙体模型的制备，包括以下步骤：⑤将模具套在阶段1步骤④所述的垫板上，然后向所述模具中浇筑等体积的水泥砂浆材料，并振捣密实，所述插片高度大于所述模具高度；⑥振捣成型后，静置养护不超过30min，然后缓慢拔出所述插片，继续养护24h后拆模，并将拆模后的试件放入标准养护室中养护28d；⑦养护完成后的所述试件，通过透光性与透气性相结合的检测方式，检测所述试件闭合裂隙的闭合形态，将不具透光性而透气性良好的所述试件用于加载试验。优选的，步骤③中所述条形保鲜膜一端露出所述插片的长度不小于5mm，所述条形保鲜膜在所述插片上保持平整、不起褶皱；优选的，步骤④中所述条形保鲜膜露出所述插片的一端朝上，所述未贴在所述插片上的所述条形保鲜膜露出所述垫板的长度不小于20mm；优选的，步骤⑤中所述模具底面与步骤④所述垫板底面处于同一平面内，所述模具通过模具紧固拉杆加固；优选的，步骤⑤振捣密实时，所述插片附近区域应轻捣，不能触碰到贴有所述条形保鲜膜的所述插片；优选的，步骤①中所述插片为云母片。本专利技术还提供了一种使用基于水泥砂浆材料制备的含闭合裂隙立方体模型的方法制作的模型，包括凝固的水泥砂浆材料和一对条形保鲜膜，一对所述条形保鲜膜内嵌在所述水泥砂浆材料的中间部分，所述条形保鲜膜两端均有部分露出所述水泥砂浆材料。优选的，一对所述条形保鲜膜大小相同且为矩形。本专利技术相对于现有技术而言取得了以下技术效果：1)本专利技术制作闭合裂隙的材料容易获取，插片可采用云母片等薄片，保鲜膜也是日常生活中常用的物品；2)预埋插片处置技术操作简便，通过在预埋插片之前，将保鲜膜贴在插片两侧，而且涂抹润滑油薄层，插片在试件养护过程中拔出时，不仅容易拔出，而且减小因拔片操作对水泥砂浆材料及两侧保鲜膜的扰动，整个过程操作简单；3)透光性与透气性相结合的检测方法，通过透光性检查闭合裂隙两侧材料是否相互接触，透气性检查闭合裂纹面是否为两个相互独立的平面，将不具透光性而透气性良好的试件用于加载试验，实验结果可靠。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例带插片闭合裂隙体模型整体示意图；图2为本专利技术实施例云母片及保鲜膜布置主视图；图3为本专利技术实施例云母片及保鲜膜布置侧视图；图4为本专利技术实施例带插片立方体模型浇筑示意图；图5为本专利技术实施例图4中A-A剖面图；图6为本专利技术实施例带限位槽的模具垫板示意图；图7为本专利技术实施例闭合裂隙体模型整体示意图。其中，1-云母片、2-条形保鲜膜、3-水泥砂浆材料、4-模具、5-垫板；6-模具紧固拉杆、7-限位槽。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的具体实施例中插片为云母片，它仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种基于水泥砂浆材料制备含闭合裂隙立方体模型的方法，用于有效地解决室内试验条件下无法制备闭合裂隙试件模型的问题。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于水泥砂浆材料制备含闭合裂隙立方体模型的方法，其特征在于，包括以下阶段：阶段1，预埋插片的制备，包括以下步骤：①根据模型试件中预制闭合裂隙尺寸，裁剪或定制具有一定刚度的薄的插片；②裁剪一对相同的条形保鲜膜，所述条形保鲜膜的宽度等于所述插片的宽度；③在所述插片两侧均匀涂抹润滑油薄层，将所述条形保鲜膜分别贴在所述插片两侧，所述条形保鲜膜长度大于所述插片的长度；④将步骤③中所述的插片从垫板底面垂直插入并固定在垫板的限位槽上，将未贴在所述插片上的所述条形保鲜膜弯折平铺在所述垫板底部；阶段2，裂隙体模型的制备，包括以下步骤：⑤将模具套在阶段1步骤④所述的垫板上，然后向所述模具中浇筑等体积的水泥砂浆材料，并振捣密实，所述插片高度大于所述模具高度；⑥振捣成型后，静置养护不超过30min，然后缓慢拔出所述插片，继续养护24h后拆模，并将拆模后的试件放入标准养护室中继续养护28d；⑦养护完成后的所述试件，通过透光性与透气性相结合的检测方式，检测所述试件闭合裂隙的闭合形态，将不具透光性而透气性良好的所述试件用于加载试验。

【技术特征摘要】
1.一种基于水泥砂浆材料制备含闭合裂隙立方体模型的方法，其特征在于，包括以下阶段：阶段1，预埋插片的制备，包括以下步骤：①根据模型试件中预制闭合裂隙尺寸，裁剪或定制具有一定刚度的薄的插片；②裁剪一对相同的条形保鲜膜，所述条形保鲜膜的宽度等于所述插片的宽度；③在所述插片两侧均匀涂抹润滑油薄层，将所述条形保鲜膜分别贴在所述插片两侧，所述条形保鲜膜长度大于所述插片的长度；④将步骤③中所述的插片从垫板底面垂直插入并固定在垫板的限位槽上，将未贴在所述插片上的所述条形保鲜膜弯折平铺在所述垫板底部；阶段2，裂隙体模型的制备，包括以下步骤：⑤将模具套在阶段1步骤④所述的垫板上，然后向所述模具中浇筑等体积的水泥砂浆材料，并振捣密实，所述插片高度大于所述模具高度；⑥振捣成型后，静置养护不超过30min，然后缓慢拔出所述插片，继续养护24h后拆模，并将拆模后的试件放入标准养护室中继续养护28d；⑦养护完成后的所述试件，通过透光性与透气性相结合的检测方式，检测所述试件闭合裂隙的闭合形态，将不具透光性而透气性良好的所述试件用于加载试验。2.根据权利要求1所述的一种基于水泥砂浆材料制备含闭合裂隙立方体模型的方法，其特征在于，步骤③中所述条形保鲜膜一端露出所述插片长度不小于5mm，所述条形保鲜膜在所述插片...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒲成志，贺桂成，曾佳君，罗可，郭宇芳，李峰，
申请(专利权)人：南华大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43