一种含泥夹层岩石节理试样的制作与其蠕变剪切试验方法技术

本发明专利技术提出了一种含泥夹层岩石节理试样的制作与其蠕变剪切试验方法，针对含泥夹层蠕变剪切试验中在常规条件下夹层失水硬化的问题，本发明专利技术所采用的方法优点在于：对试样采用防锈脂与防水材料进行密封，确保泥层在长期蠕变过程中含水率保持稳定；在对含泥夹层试样进行蠕变剪切过程中，需要对试样总体高度(计算泥夹层的厚度变化)进行精准测量，如果由于法向加载过高导致泥夹层大量挤出，则需要修改设计试验；此外，在试验后再次称重以校验试样的失水情况，如果失水率高于设定指标，则该试验同样需要重新进行。上述方法确保了含泥夹层岩石节理蠕变剪切试验过程的科学化和规范化。石节理蠕变剪切试验过程的科学化和规范化。石节理蠕变剪切试验过程的科学化和规范化。

【技术实现步骤摘要】
一种含泥夹层岩石节理试样的制作与其蠕变剪切试验方法


[0001]本专利技术属于岩石力学领域,涉及一种含泥夹层岩石节理试样的制作与其蠕变剪切试验方法。
技术背景
[0002]在实际工程中,具有软弱夹层的工程岩体在的地下水,降雨等情况下极容易发生滑坡等灾害,因此研究泥质软弱夹层在水环境下的蠕变剪切特性十分必要。然而,现有的试验方法研究软弱夹层含水率问题时通常是其单独考虑,且没有考虑长期试验条件下的失水问题,这样无法真实地反映泥质夹层在与较硬岩层在应力下发生互相作用与相对运动过程。因此,一方面结构面中间的软弱夹层需要考虑不同的含水率,另一方面,需要在长期蠕变作用下含水率保持的问题。
[0003]对于从现场所选取的岩石或泥层,对其长时间的保水措施主要是蜡封法。蜡封法是将试件整体放入已经融化的蜡油中,等其凝固后所产生的一层蜡质膜紧密包裹试件。该方法对完整岩石试样保水效果较好,但是对于蠕变剪切试验,则会产生侧向的剪切变形,而这样的会造成蜡层的损坏及保水效果失效,所以蜡封法不适用于固定含水率下在蠕变剪切试验过程中含水状态的保存。<br/>[0004]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含泥夹层岩石节理试样的制作与其蠕变剪切试验方法，其特征在于，包括步骤如下：步骤一：将采集到的断层泥样本成分进行测定，并将其烘干后与烘干前的质量进行比较计算其含水率η；对试验目标荷载下的泥层厚度进行标定，标定方法为，将含节理的试件高度测量，高度定为h0，首先在结构面覆盖泥层，以夹紧试块后泥层能够全面挤出为标准，之后采用试验所需荷载法向力进行预加载，加载后测量其高度h1，计算h1‑
h0的差值，记为h2，将h2作为此荷载状态下的标准泥层厚度，在该载荷状态下设计试验的夹层厚度不高于h2；步骤二：将制备好的节理样本对其称重，其质量定为m0，将节理试件在紧密扣合状态下进行高度测量，高度定为h3；步骤三：将断层泥试样均匀覆盖到标准件的结构面上，然后对含泥层试件高度进行测量，其高度为h4，质量为m1，计算此试件软弱夹层的厚度h5，h5＝h4‑
h3；步骤四：使用能够覆盖节理厚度的防水材料对含泥试样进行包裹，为了制作所需要软弱夹层厚度的试样，需要采用以下公式进行计算：所需要软弱夹层厚度h2’
根据步骤一的标定方法确定，h2’
＝h5‑
h6，这里h6指的是现有厚度与试验所需厚度的差值；根据此公式计算出差值厚度h6，然后将加载速率设定为固定的位移加载，将h6转化为预应力施加的时间t0，通过控制时间来控制预应力加载后试件软弱夹层厚度，或者采用目标位移值设定方式使含泥夹层试样压缩到固定厚度，而后将试件四周挤出的泥质夹层进行清理；步骤五：对预加载试件质量测量，记为m2，确定所需软弱夹层厚度所需要泥的质量m3＝m2‑
m0，此质量作为控制泥层厚度的参考，对试件高度测量确定其预应力制作后的软弱夹层厚度是否达到要求的h2’
，若夹层厚度没有达到预定要求，则需要重复步骤一到步骤四；步骤六：对含软弱夹层的试件节理处使用防锈脂进行油封，保证其没有空隙透入空气，之后将防水材料对涂抹防锈脂后的区域进行包裹，作为第二防水层，处理后的试件进行设计好的蠕变剪切试验从而使其与工程现场取样的含水率保持一致；步骤七：在试验结束后对试件进行称重，质量记为m4，以计算试样的失水率，计算公式为失水率η
w
＝(m2‑
m4)/m3×
100％，当失水率高于某一阈值，则需要重新进行试验，并在试验结束后测量其高度h7，当挤出率高于某一阈值，认为试验设定有待调整或试验过程控制不严格，需要重新试验；若达到某一设定阈值，认为试验有效。2.如权利要求1所述的一种含泥夹层岩石节理试样的制作与其蠕变剪切试验方法，其特征还在于，所述步骤三中对软弱夹层进行包裹需采用防水薄膜。3.如权利要求1或2所述的一种含泥夹层岩石节理试样的制作与其蠕变剪切试验方法，其特征还在于，所述步骤三中采用位移加载方式控制泥层厚度。4.如权利要求3所述的一种含泥夹层岩石节理试样的制作与其蠕变剪切实验方法，其特征在于，所述步骤一中的断层泥样本取部分进行烘干，根据XRD测试结果判断进行保水措施。5.根据权利要求1所述的一种含泥夹层岩石节理试样的制作与其蠕变剪切试验方法，
其特征在于，如下步骤，步骤1：采集到断层泥样本，将一部分断层泥样本进行称重，称重后放入烘干箱，烘干24h后再进行称重，根据得到的差值得到断层泥样本含水率，实例中的含水率为16％，之后再将一部分样本在105度下进行烘干，烘干后进行XRD测试：根据测试结果黏土矿物的含量与含水率对此含泥夹层进行保水措施，并对试验需要的荷载对应的泥层厚度进行标定，再测量含节理的试件高度，高度为100.5mm，首先在结构面覆盖泥层，以夹紧试块后泥层能够挤出为标准，之后采用试验所需荷载法向力进行加载，这里选取20KN
‑
100KN对试件采用变角度剪切的方式进行预加载，加载后测量其高度102.8mm，，计算其差值，记为2.3mm，将小于2.3mm的泥层厚度作为此压力荷载等级下的标准泥层厚度，之后试验中采用此试验的软弱夹层厚度不应大于2.3mm；步骤2：将待制作的含结构面的断面标准件(10mm
×
10mm
×
10mm)进行高度测量，对其质量进行称重，试件高度为99.55mm，其质量定为2342g；步骤3：将断层泥试样均匀覆盖到标准件的结构面上，然后对含泥层试件高度进行测量，其高度为101.41mm，质量m1＝2378g，其软弱夹层的厚度h5＝101.41mm
‑
99.55mm＝1.86mm；步骤4：为了制作所需要软弱夹层厚度的试样，这里所需要厚度根据步骤1确定，h2’
定为1mm，h6采用以下公式进行计算：h6＝h5‑
h2’
＝1.86mm
‑
1mm＝0.86mm，然后将位移加载速率设定为1mm/min，将控制压平的位移大小h6转化为预应力施加的时间t0，t0＝0.86mm/1mm/min＝0.86min，通过控制时间来控制预应力加载后试件软弱夹层厚度，即将其在单轴压力机上加载52秒后取下，而后将试件四周挤出的泥层进行清理；步骤5：对预加载试件质量，记为2376g，进行测量确定所需软弱夹层厚度所需要泥的质量m3＝m2‑
m0＝2356g
‑
2342g＝14g，对试件高度测量确定其预应力制作后的软弱夹层厚度达到要求的h2’
，进行下一步实验；步骤6：对试件软弱夹层使用用于防锈、和防水剂的其状态在常温时介于固体及液体之间的防锈脂进行油封，采用凡士林进行油封，将软弱夹层的所有空隙进行涂抹，保证其没有空隙透入空气，之后采用水蒸气透过率符合国标GB 10377
‑
88的保鲜膜将对涂抹凡士林部分进行包裹，作为第二层防水材料，包裹处理的缠绕层数3
‑
6圈，缠绕部分超过含泥夹层厚度，且不大于试件本身高度的30％，处理后的试件进行蠕变剪切试验从而保证其在工程现场取样的含水率不变，并具有特定软弱夹层厚度；步骤7：将处理后的试件进行蠕变剪切试验，采用变角加载模式，其剪应力与正应力之比随角度变化而变化，进行分级加载或单级加载来研究其蠕变剪切变形特性，试验结束后再次测量其质量m4，并采用η
w
＝(m2‑
m4)/m3×
100％计算其失水率，失水率、挤出率均以5％以内为合格标准，大于合格标准采取增加防锈脂的涂抹量与防水材料包裹的层数至符合标准。6.根据权利要求1所述的一种含泥夹层岩石节理试样的制作与其蠕变剪切试验方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洪磊，杨晨，刘溪鸽，黄海婷，张权云，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：