一种研究复杂条件下岩土蠕变规律的方法技术

一种研究复杂条件下岩土蠕变规律的方法，该方法包括以下步骤：步骤1：制备方形无盖盒体；步骤2：制备岩土试块；步骤3：组装试验装置：步骤4：在加压前记录水平距离；步骤5：加压至F0，记录水平距离；步骤6：n个月后，记录水平距离；步骤7：2n个月后，记录水平距离；步骤8：在长期轴力为F作用下，岩土体地应力的变化规律；步骤9：在长期轴力为F作用下，岩土体的位移变化规律；步骤10：分析其蠕变规律；步骤11：得到复杂条件下的岩土体蠕变规律。本发明专利技术提供的一种研究复杂条件下岩土蠕变规律的方法，更为真实的研究不同环境下得到的不同方向不同加载时间的应力及变形变化，进而研究复杂条件下岩土蠕变规律。

A Method for Studying the Creep Law of Rock and Soil under Complex Conditions

A method for studying creep law of rock and soil under complex conditions includes the following steps: step 1: preparation of square uncovered box; step 2: preparation of rock and soil specimen; step 3: assembly of test device: step 4: recording horizontal distance before pressurization; step 5: recording horizontal distance before pressurization to F0; step 6: n, recording horizontal distance; step 7: 2n, recording horizontal distance. Horizontal distance; Step 8: Change law of in-situ stress of rock and soil under long-term axial force of F; Step 9: Change law of displacement of rock and soil under long-term axial force of F; Step 10: Analyse creep law of rock and soil; Step 11: Obtain creep law of rock and soil under complex conditions. The invention provides a method for studying the creep law of rock and soil under complex conditions, which can more truly study the stress and deformation changes in different directions and different loading times under different environments, and further study the creep law of rock and soil under complex conditions.

【技术实现步骤摘要】
一种研究复杂条件下岩土蠕变规律的方法
本专利技术涉及岩土规律研究领域，尤其是一种研究复杂条件下岩土蠕变规律的方法。
技术介绍
目前，研究岩土蠕变规律通常是采用三组或两组方向控制的压力装置完成，不仅施压控制较复杂，高应力难以施加，而且设备成本较高。所用岩土样本基本都是强度较好的岩体，而现有的试验方法未对岩土样本进行包裹，导致长期加水压后岩土样本软化，引起岩土样本土质流失变形而引起试验误差。另外，由于膨胀岩体遇水膨胀导致其散体的特性，膨胀岩体试样的蠕变规律受现有三轴试验机的局限，研究成果很少。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种研究复杂条件下岩土蠕变规律的方法，通过控制弹簧刚度不同，模拟了不同地应力下岩体或土体受到三个方向下独立的大小不等的压力，得到真实受力状态下岩土体的变形规律及受力状态。通过控制水压模拟不同地下水工况，利用弹簧刚度以及岩土体侧向变形的可控性，更为真实的研究不同环境下得到的不同方向不同加载时间的应力及变形变化，有利于研究在不同地应力下不同水压下岩土体的变形规律，进而研究复杂条件下岩土蠕变规律。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种研究复杂条件下岩土蠕变规律的方法，该方法包括以下步骤：步骤1：制备方形无盖盒体；步骤2：制备岩土试块；步骤3：组装试验装置：选取刚度分别为K1、K2的弹簧，并在两弹簧两端各焊接一块磁铁，然后组装高地应力模拟装置而后将两弹簧分别安装在高地应力模拟装置的相邻两块可移动钢板的中心区域，弹簧一端布置有压力传感器且布置压力传感器的一端靠近可移动钢板，将岩土试块放置于高地应力模拟装置内；高地应力模拟装置的两块可移动钢板上安装有压力传感器；步骤4：将组装好的试验装置放置于方形无盖盒体内，将反力架安装在高地应力模拟装置上，在高地应力模拟装置上方放置一块加压盖板，在加压前记录两块可移动钢板到方形无盖盒体的水平距离L1-0、L2-0；步骤5：利用千斤顶对高地应力模拟装置内岩土试块进行加压，加压至F0时，将加压盖板固定后撤除千斤顶，并记录两弹簧上压力传感器的数据F1-1、F2-1和两块可移动钢板到方形无盖盒体的水平距离L1-1、L2-1；步骤6：将试验装置放置n，n≥3，个月后，再次记录两弹簧上压力传感器的数据F1-2、F2-2和两块可移动钢板到方形无盖盒体(14)的水平距离L1-2、L2-2；步骤7：将试验装置放置2n个月后，n≥3，再次记录两弹簧上压力传感器的数据F1-3、F2-3和两块可移动钢板到方形无盖盒体的水平距离L1-3、L2-3；步骤8：依据两弹簧上压力传感器记录的压力值，得到互相垂直的方向上的压力值，即模拟真实岩土体环境中的地应力大小，通过不同时间段记录的压力值，可对比分析，得到在长期轴力为F作用下，岩土体地应力的变化规律；步骤9：依据上述步骤4-步骤7各时间段记录的两块可移动钢板到方形无盖盒体的水平距离，分别得到刚加载完成的两块可移动钢板的移动距离：L1＝L1-0-L1-1、L2＝L2-0-L2-1；加载6个月后的两块可移动钢板的移动距离：L1′＝L1-0-L1-2，L2′＝L2-0-L2-2；加载12个月后的两块可移动钢板的移动距离：L1″＝L1-0-L1-3，L2″＝L1-0-L1-3，可得出真实受力环境中，在长期轴力为F作用下，岩土体的位移变化规律；步骤10：根据步骤9得到的在长期轴力为F作用下，岩土体的地应力和位移变化规律，分析其蠕变规律；步骤11：调节两个弹簧的刚度，重复上述步骤1-步骤10，通过调节弹簧刚度模拟不同地应力，得到不同地应力，不同加载时间，不同方向下的岩土体受力变化状态，进而得到复杂条件下的岩土体蠕变规律。方形无盖盒体的一侧板上开设有仪器安装孔，将水压表和水阀安装到方形无盖盒体上。方形无盖盒体的顶面四角开设有顶部盖板安装孔，后期模拟地下水情况时，在方形无盖盒体加装盖板，通过顶部盖板安装孔配合螺母将盖板固定在方形无盖盒体上方。高地应力模拟装置的立柱上开设有反力架固定孔，可将反力架固定柱固定高地应力模拟装置上，既便于试验中施加压力，又方便反力架的拆卸。步骤2中，制备岩土试块的方法为：将风化后的岩样或土样放入模型盒体中，并用千斤顶对其压实，即得到岩土试块或者通过自制膨胀水泥浆制作膨胀岩体试块。用膨胀剂质量含量为10％-30％的膨胀水泥浆浇筑制成膨胀岩体试块。可移动钢板上安装压力传感器的方法为：在一钢片侧面上以“四角点和一中间点”的方式各布置1个压力传感器，共5个压力传感器，然后将上述钢片放入高地应力模拟装置的可移动钢板内侧，既可保护压力传感器免受破坏，又能使其受力均匀，也便于压力传感器的循环利用；压力传感器作用在于记录试样在相邻垂直面上的应力状态，得到不同加载时间里，不同方向上的应力变化规律。本专利技术提供的一种研究复杂条件下岩土蠕变规律的方法，通过千斤顶控制施加不同压力，通过控制弹簧刚度的不同，控制相互垂直方向上的受力状态不同，从而模拟真三轴试验，当弹簧刚度相同时，可模拟假三轴试验；通过高地应力模拟装置将风化后的岩体试样及土体试样夹紧，避免受长期水压条件下其试样软化而造成的样本流失变形，通过膨胀水泥浆来模拟膨胀岩体受力状态，得到其真实环境下的蠕变规律；通过控制弹簧刚度不同，模拟了不同地应力下岩体或土体受到三个方向下独立的大小不等的压力，得到真实受力状态下岩土体的变形规律及受力状态。通过控制水压模拟不同地下水工况，利用弹簧刚度以及岩土体侧向变形的可控性，更为真实的研究不同环境下得到的不同方向不同加载时间的应力及变形变化，有利于研究在不同地应力下不同水压下岩土体的变形规律，进而研究其蠕变规律。弹簧的两端都焊接有磁铁，使其更好地粘结在高地应力模拟装置的可移动钢板上，也方便弹簧的安装和拆卸。两弹簧的刚度可以相同可以不同，当两处弹簧刚度相同时，试样上部施加压力后，传至试样向四周的力相同，这样传至到可移动钢板由弹簧弹回的反力亦相同，从而可以模拟假三轴试验；当两处弹簧刚度不同时，试样上部施加压力后，传至试样向四周的力相同，但是传至到可移动钢板由弹簧弹回的反力会因为弹簧刚度不同而造成反力不相同，从而可以模拟真三轴试验。弹簧的磁铁块处布置有压力传感器，弹簧反力可利用压力传感器测量出来。当模拟长期浸水条件时，将高地应力模拟装置的可移动钢板换成带有许多小孔的钢板，且小孔孔径不宜过大，直径在0.5mm-1mm即可，目的在于便于外部的水压能够通过孔洞施加于试验材料，模拟地下水工况，同时也能避免防止风化后的岩体及土体在长期浸水下软化容易变散引起的试验材料外流。钢板上的利用千斤顶施加至设计压力后，用螺母将加压盖板固定在反力架上，保证施加的压力稳定，并且加压盖板底部布置有压力传感器，可测量固定压力的数值，还有在长期浸水条件下，可以衡量前后压力大小，分析该条件下压力损耗规律。本专利技术提供的一种研究复杂条件下岩土蠕变规律的方法，还具有以下有益效果：1、可测出水平力的变形大小，这是圆柱形包裹装置不能实现的。因为圆柱形包裹的侧向力各个方向均相等，所以无法实现不同的三向力分别加压。2、实现了三向力分别加载，土体可实现加载过程中剪切破坏。侧面两边滑动测压力。3、除对土体作用外，还可以对风化后的岩石以及膨胀岩进行试验。试验材料多样化，可真实模拟不同的现实环境。5、可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种研究复杂条件下岩土蠕变规律的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤1：制备方形无盖盒体(14)；步骤2：制备岩土试块；步骤3：组装试验装置：选取刚度分别为K1、K2的弹簧(2)，并在两弹簧(2)两端各焊接一块磁铁(8)，然后组装高地应力模拟装置(10)而后将两弹簧(2)分别安装在高地应力模拟装置(10)的相邻两块可移动钢板(12)的中心区域，弹簧(2)一端布置有压力传感器且布置压力传感器的一端靠近可移动钢板(12)，将岩土试块放置于高地应力模拟装置(10)内；高地应力模拟装置(10)的两块可移动钢板(12)上安装有压力传感器；步骤4：将组装好的试验装置放置于方形无盖盒体(14)内，将反力架(4)安装在高地应力模拟装置(10)上，在高地应力模拟装置(10)上方放置一块加压盖板(7)，在加压前记录两块可移动钢板(12)到方形无盖盒体(14)的水平距离L1‑0、L2‑0；步骤5：利用千斤顶(3)对高地应力模拟装置(10)内岩土试块进行加压，加压至F0时，将加压盖板(7)固定后撤除千斤顶(3)，并记录两弹簧(2)上压力传感器的数据F1‑1、F2‑1和两块可移动钢板(12)到方形无盖盒体(14)的水平距离L1‑1、L2‑1；步骤6：将试验装置放置n，n≥3，个月后，再次记录两弹簧(2)上压力传感器的数据F1‑2、F2‑2和两块可移动钢板(12)到方形无盖盒体(14)的水平距离L1‑2、L2‑2；步骤7：将试验装置放置2n个月后，n≥3，再次记录两弹簧(2)上压力传感器的数据F1‑3、F2‑3和两块可移动钢板(12)到方形无盖盒体(14)的水平距离L1‑3、L2‑3；步骤8：依据两弹簧(2)上压力传感器记录的压力值，得到互相垂直的方向上的压力值，即模拟真实岩土体环境中的地应力大小，通过不同时间段记录的压力值，可对比分析，得到在长期轴力为F作用下，岩土体地应力的变化规律；步骤9：依据上述步骤4‑步骤7各时间段记录的两块可移动钢板(12)到方形无盖盒体(14)的水平距离，分别得到刚加载完成的两块可移动钢板(12)的移动距离：L1＝L1‑0‑L1‑1、L2＝L2‑0‑L2‑1；加载6个月后的两块可移动钢板(12)的移动距离：L1′＝L1‑0‑L1‑2，L2′＝L2‑0‑L2‑2；加载12个月后的两块可移动钢板(12)的移动距离：L1″＝L1‑0‑L1‑3，L2″＝L1‑0‑L1‑3，可得出真实受力环境中，在长期轴力为F作用下，岩土体的位移变化规律；步骤10：根据步骤9得到的在长期轴力为F作用下，岩土体的地应力和位移变化规律，分析其蠕变规律；步骤11：调节两个弹簧(2)的刚度，重复上述步骤1‑步骤10，通过调节弹簧刚度模拟不同地应力，得到不同地应力，不同加载时间，不同方向下的岩土体受力变化状态，进而得到复杂条件下的岩土体蠕变规律。...

【技术特征摘要】
1.一种研究复杂条件下岩土蠕变规律的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤1：制备方形无盖盒体(14)；步骤2：制备岩土试块；步骤3：组装试验装置：选取刚度分别为K1、K2的弹簧(2)，并在两弹簧(2)两端各焊接一块磁铁(8)，然后组装高地应力模拟装置(10)而后将两弹簧(2)分别安装在高地应力模拟装置(10)的相邻两块可移动钢板(12)的中心区域，弹簧(2)一端布置有压力传感器且布置压力传感器的一端靠近可移动钢板(12)，将岩土试块放置于高地应力模拟装置(10)内；高地应力模拟装置(10)的两块可移动钢板(12)上安装有压力传感器；步骤4：将组装好的试验装置放置于方形无盖盒体(14)内，将反力架(4)安装在高地应力模拟装置(10)上，在高地应力模拟装置(10)上方放置一块加压盖板(7)，在加压前记录两块可移动钢板(12)到方形无盖盒体(14)的水平距离L1-0、L2-0；步骤5：利用千斤顶(3)对高地应力模拟装置(10)内岩土试块进行加压，加压至F0时，将加压盖板(7)固定后撤除千斤顶(3)，并记录两弹簧(2)上压力传感器的数据F1-1、F2-1和两块可移动钢板(12)到方形无盖盒体(14)的水平距离L1-1、L2-1；步骤6：将试验装置放置n，n≥3，个月后，再次记录两弹簧(2)上压力传感器的数据F1-2、F2-2和两块可移动钢板(12)到方形无盖盒体(14)的水平距离L1-2、L2-2；步骤7：将试验装置放置2n个月后，n≥3，再次记录两弹簧(2)上压力传感器的数据F1-3、F2-3和两块可移动钢板(12)到方形无盖盒体(14)的水平距离L1-3、L2-3；步骤8：依据两弹簧(2)上压力传感器记录的压力值，得到互相垂直的方向上的压力值，即模拟真实岩土体环境中的地应力大小，通过不同时间段记录的压力值，可对比分析，得到在长期轴力为F作用下，岩土体地应力的变化规律；步骤9：依据上述步骤4-步骤7各时间段记录的两块可移动钢板(12)到方形无盖盒体(14)的水平距离，分别得到刚加载完成的两块可移动钢板(12)的移动距离：L1＝L1-0-L1-1、L2＝L2-0-L2-1；加载6个月后的两块可移动钢板(12)的移动距离：L1′＝L1-0-L1-2，L2′＝L2-0-L2-2；加载12个...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘杰，张罗送，唐采荧，丁力，孙涛，李洪亚，余意，兰俊，高进，黎照，高素芳，唐宏宇，谢晓康，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42