一种极软岩侧限崩解试验方法技术

本发明专利技术提供一种极软岩侧限崩解试验方法，包括以下步骤：步骤一，取样：采用环刀进行现场取样，并在室内制成环刀试样；步骤二，环刀试样干燥：采用烘箱对置于托盘上的环刀试样进行干燥至恒重，温度不低于20ºC，然后取出放入干燥器中冷却至室温，并对环刀试样进行称重；步骤三，环刀试样浸水：向托盘中缓慢加水至水面高度与环刀试样的上表面齐平，静置24h，观察崩解现象并拍照；步骤四，试样筛分：将托盘内水抽干后，置于烘箱内24小时，然后从烘箱内取出冷却至室温，使用取样器将试样从环刀内取出，并将试样分别过60mm、40mm、20mm、10mm、5mm、2mm孔径的标准筛，进行筛分、称重，得到通过不同孔径的崩解物的质量；步骤五：计算与分析崩解率。

【技术实现步骤摘要】
一种极软岩侧限崩解试验方法
本专利技术属于土木工程领域，具体涉及一种极软岩侧限崩解试验方法。
技术介绍
《工程岩体分级标准》(GB50218T-2014)3.3.3条规定，天然湿度单轴抗压强度小于15MPa，大于5MPa的岩石称为软岩；小于5MPa，称为极软岩；《岩石与岩体鉴定和描述标准》(CECS239-2008)中4.4.5条规定，天然湿度单轴抗压强度小于15MPa，大于5MPa的岩石称为软岩；小于5MPa，大于1MPa称为很软岩。天然湿度单轴抗压强度小于1MPa的岩石称为极软岩。泥质岩，包括泥质砂岩、砂质泥岩、泥岩等，是含有粘土矿物成分的沉积岩，是软岩、极软岩中一种类型。崩解性是泥质岩的基本特性，是泥质岩地区的边坡、坝基、矿井及隧道等岩石工程的安全问题的重要影响因素。泥质岩中粘土矿物与水发生作用后，出现崩解现象，导致岩体局部开裂、解体，整体强度下降，对工程建设的影响很大，许多专家学者对泥质岩的崩解特性进行了研究。现有的崩解试验分为规范性崩解性试验和研究性崩解性试验。规范性崩解性试验是耐崩解性试验，通过工程岩体试验方法标准规范(GBT50266-2013)测定岩石崩解性，即现场取岩块样，制浑圆状试样各10块，每块重40～60g，试样在105～110℃的温度下烘干至恒量后，在干燥器内冷却至室温，称量后置于耐崩解性试验仪中进行耐崩解试验。对崩解物进行筛分试验。取粒径>2mm的崩解物做下一次循环试验，通过计算二次干湿循环后崩解残物试件烘干质量与原试件烘干质量之比，确定岩石的耐崩解性能力。研究性崩解性试验是指现场取岩块样，制成方块试样，试样经过自然风干-浸水、自然风干-浇水、模拟自然气候条件的降雨-蒸发循环的崩解试验等，观察试样崩解现象与过程，分析崩解物颗粒组成，计算崩解物粒径大于2mm颗粒的干质量占岩样总质量的比值来确定岩块的耐崩解性指数。现有崩解性试验方法成果反映了现场泥质岩的长期耐久性，而与现场泥质岩短期崩解现象很难对比分析。分析这个问题，主要原因如下：(1)自然条件下崩解是一个长期过程，而室内试验是短期完成的，所以现场的崩解过程无法在室内试验中得到反映；(2)自然边坡上崩解物不同程度地受到冲刷、剥蚀而流失，加剧了问题复杂性；(3)现场崩解应包括裂隙影响；(4)现场沉降岩的结构、构造对崩解有影响。(5)现行《工程岩体试验方法标准》(GBT50266-2013)的强度直剪试验主要适用于岩块，直剪试验中侧向无约束，原因是岩块粘聚力大，直剪过程中基本无侧向变形，强度值与侧限条件关系不大；而现行《土工试验规程》(SL237-1999)的强度直剪试验适用于土体，由于土体为松散集合体，直剪试验中有侧限。原因是土块粘聚力小，直剪过程中有侧向变形，强度值与侧限关系很大。因此侧限是否需要与试样本身强度相关。但现有岩石崩解试验中，未见有考虑侧向约束作用，这显然不全面的，尤其对强度低的极软岩，其性质更偏向于土时，是不合适的。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术中存在的上述缺陷和不足，提供了一种极软岩侧限崩解试验方法，该试验方法展示了各类软岩的崩解发展过程，同时能反映软岩的有侧限条件，进而使试验过程所出现的现象与测试成果更合理地反映现场岩坡体崩解的实际工况。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种极软岩侧限崩解试验方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，取样：采用环刀进行现场取样，并在室内制成环刀试样；步骤二，环刀试样干燥：采用烘箱对置于托盘上的环刀试样进行干燥至恒重，烘箱温度不低于20℃，然后取出放入干燥器中冷却至室温，并对环刀试样进行称重；步骤三，环刀试样浸水：向托盘中缓慢加水至水面高度与环刀试样的上表面齐平，静置24h，观察崩解现象并拍照；步骤四，试样筛分：将托盘内水抽干后，置于烘箱内24小时，然后从烘箱内取出冷却至室温，使用取样器将试样从环刀内取出，并将试样分别过60mm、40mm、20mm、10mm、5mm、2mm孔径的标准筛，进行筛分、称重，得到通过不同标准筛孔径的崩解物质量；步骤五：计算与分析崩解率：定义粒径小于标准筛孔径的崩解物颗粒为完全崩解物，取标准筛的孔径2mm，5mm，10mm，20mm，40mm，60mm分别为完全崩解物粒径的阈值D1，D2，D3，D4，D5，D6，则崩解率DRi为粒径小于阈值Di的崩解物的质量占试样总干质量的百分数，其中i＝1,2,3,4,5,6，则：上式中，mDi为粒径小于阈值Di的颗粒崩解物的干质量；m0为试样总干质量。进一步，所述试验方法还包括级配崩解率DRD的计算，以粒径小于标准筛孔径的崩解物的质量与试样总质量的百分数作为纵坐标，粒径为横坐标，在半对数坐标系统上绘制颗粒大小级配曲线；级配崩解率DRD为崩解物颗粒大小级配曲线面积Area(ebcf)占试样总面积Area(abcd)的百分数，计算公式如下：进一步，所述试验方法还包括崩解率平均值AV(DR)的计算，计算公式如下：进一步，所述试验方法还包括崩解率的标准方差SD(DR)的计算，计算公式如下：进一步，所述试验方法还包括变异系数DCV的计算，计算公式如下：上式中，SD(DR)为崩解率的标准方差。本专利技术所达到的有益技术效果：本专利技术提供的极软岩侧限崩解试验方法，通过环刀制样法，利用环刀提供极软岩膨胀崩解时约束侧向变形，使极软岩的崩解过程更接近于实际岩坡面崩解现象；同时针对规范耐崩解性试验中筛孔径2mm，即以崩解物粒径大于2mm颗粒的为未崩解计算方法，却没有说明取2mm为崩解粒径阈值的原因，提出了计算多种崩解粒径阈值所对应崩解率DRi，崩解率的平均值AV(DR)、标准方差SD(DR)、变异系数DCV共同描述泥质岩的崩解情况。崩解率的标准方差、变异系数大小反映了颗粒连接强弱的特征。本专利技术进一步丰富了耐崩解特性评价指标信息。附图说明图1本专利技术崩解试验结构示意图；图2本专利技术实施例中以砂岩和泥岩进行崩解试验的过程图片；图3本专利技术样品筛分后粒径大于20mm的残余试样；图4本专利技术之崩解物颗粒大小级配曲线；图5本专利技术之级配崩解率DRD的计算曲线。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。下面结合附图和实施例对本专利技术专利进一步说明。本专利技术提供一种极软岩侧限崩解试验方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，取样：采用环刀1进行现场取样，并在室内制成环刀试样3；步骤二，环刀试样3干燥：采用烘箱对置于托盘2上的环刀试样3进行干燥至恒重，温度不低于20℃，然后取出放入干燥器中冷却至室温，并对环刀试样进行称重；步骤三，环刀试样浸水：向托盘中缓慢加水4至水面高度与环刀试样3的上表面齐平，静置24h，观察崩解现象并拍照；步骤四，试样筛分：将托盘内水抽干后，置于烘箱内24小时，然后从烘箱内取出冷却至室温，使用取样器将试样从环刀内取出，并将试样分别过60mm、40mm、20mm、10mm、5mm、2mm孔径的标准筛，进行筛分、称重，得到通过不同标准筛孔径的崩解物质量；步骤五：计算与分析崩解率：定义粒径小于标准筛孔径的崩解物颗粒为完全崩解物，取标准筛的孔径2mm，5mm，10mm，20mm，40mm，60mm分别为完全崩解物粒径的阈值D1，D2，D3，D4，D本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种极软岩侧限崩解试验方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，取样：采用环刀进行现场取样，并在室内制成环刀试样；步骤二，环刀试样干燥：采用烘箱对置于托盘上的环刀试样进行干燥至恒重，，然后取出放入干燥器中冷却至室温，并对环刀试样进行称重；步骤三，环刀试样浸水：向托盘中缓慢加水至水面高度与环刀试样的上表面齐平，静置24h，观察崩解现象并拍照；步骤四，试样筛分：将托盘内水抽干后，置于烘箱内24小时，然后从烘箱内取出冷却至室温，使用取样器将试样从环刀内取出，并将试样分别过60mm、40mm、20mm、10mm、5mm、2mm孔径的标准筛，进行筛分、称重，得到通过不同标准筛孔径的崩解物质量；步骤五：计算与分析崩解率：定义粒径小于标准筛孔径的崩解物颗粒为完全崩解物，取标准筛的孔径2mm，5mm，10mm，20mm，40mm，60mm分别为完全崩解物粒径的阈值D1，D2，D3，D4，D5，D6，则崩解率DRi为粒径小于阈值Di的崩解物的质量占试样总干质量的百分数，其中i＝1,2,3,4,5,6，则：

【技术特征摘要】
1.一种极软岩侧限崩解试验方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，取样：采用环刀进行现场取样，并在室内制成环刀试样；步骤二，环刀试样干燥：采用烘箱对置于托盘上的环刀试样进行干燥至恒重，，然后取出放入干燥器中冷却至室温，并对环刀试样进行称重；步骤三，环刀试样浸水：向托盘中缓慢加水至水面高度与环刀试样的上表面齐平，静置24h，观察崩解现象并拍照；步骤四，试样筛分：将托盘内水抽干后，置于烘箱内24小时，然后从烘箱内取出冷却至室温，使用取样器将试样从环刀内取出，并将试样分别过60mm、40mm、20mm、10mm、5mm、2mm孔径的标准筛，进行筛分、称重，得到通过不同标准筛孔径的崩解物质量；步骤五：计算与分析崩解率：定义粒径小于标准筛孔径的崩解物颗粒为完全崩解物，取标准筛的孔径2mm，5mm，10mm，20mm，40mm，60mm分别为完全崩解物粒径的阈值D1，D2，D3，D4，D5，D6，则崩解率DRi为粒径小于阈值Di的崩解物的质量占试样总干质量的百分数，其中i＝1,2,3,4,5,6，则：上式中，mDi为粒径小于阈值Di的颗粒崩解物的干质量；m0为试样总干质量。2.根据权利要求1所述的极软岩侧限崩解试验方法，其特征在于：所述试验方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹雪山，周赛，李国维，袁俊平，吴建涛，张坤勇，殷宗泽，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32