人工合成蚀变岩及其衬砌结构的制作方法技术

本发明专利技术公开的是地下岩石工程力学领域的一种人工合成蚀变岩及其衬砌结构的制作方法，包括以下步骤：从含蚀变岩的地下洞室区域现场取回块体，并对其进行压碎、筛分和研磨处理，得到花岗岩原料和蚀变矿物原料；根据洞室需要研究部位的岩体组成及强度情况，将花岗岩原料或/和蚀变矿物原料在成型模具中加压成型，得到蚀变岩试件；按照洞室现场喷涂要求在试件表面均匀喷洒混凝土浆液，待其凝固后得到蚀变岩及其衬砌结构试件。本发明专利技术从不同矿物颗粒的角度出发，采用成型模具人工合成蚀变岩试件，同时从现场支护加固的角度出发，构建出了蚀变岩

【技术实现步骤摘要】
人工合成蚀变岩及其衬砌结构的制作方法


[0001]本专利技术涉及地下岩石工程力学领域，尤其涉及一种人工合成蚀变岩及其衬砌结构的制作方法。

技术介绍

[0002]在各种因素的作用下，地壳内部的热液可沿着一定的通道与成分和物理化学性质均差异较大的岩石发生反应，形成一种新的岩石，即为蚀变岩。一般而言，蚀变岩的物理力学性质较未发生反应的原岩有一定程度的弱化。在地下洞室施工中，蚀变岩广泛出露，具有蚀变种类多样、蚀变程度多样、力学表现多样等特点，不可一概而论，已成为影响地下洞室施工稳定性的显著不利因素。掌握蚀变岩的力学特性是开展含蚀变岩地下洞室开挖设计的重要基础，故对蚀变岩需开展相关力学特性研究。
[0003]根据前人研究成果，蚀变岩大致可分为蚀变程度较高的体蚀变、断层带附近的面蚀变及体蚀变
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面蚀变混合体。三者的力学特性不可一概而论，需尽快掌握对围岩的损伤机制。
[0004]但现阶段存在以下几个显著缺陷：其一，蚀变岩普遍松软且性状不稳定，难以在现场取到完整岩心试件；其二，蚀变岩由于蚀变矿物的成分、蚀变含量及蚀变类型的不同，导致了现场蚀变岩力学特性表现出显著差异性，即使得到了少量蚀变岩的力学参数，也只能开展定性研究，仍不能得到蚀变矿物参数变化对蚀变岩力学特性的定量影响。其三，未能构建出相应的蚀变岩
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衬砌组合体结构模型，无法开展相关力学试验。以上三点缺陷直接导致了对含蚀变岩围岩的支护设计具备盲目性，更多的是参考工程经验，而未从蚀变岩本身的力学特性和蚀变岩
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衬砌组合体力学特性出发开展相关设计。因此提出一种适用于人工合成蚀变岩及其衬砌结构的制作设备和方法具有积极意义。

技术实现思路

[0005]为克服现有蚀变岩无法进行完整取样，导致蚀变岩力学特性不易研究等不足，本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种适用于人工合成蚀变岩及其衬砌结构的制作方法。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007]人工合成蚀变岩及其衬砌结构的制作方法，包括以下步骤：
[0008]a、从含蚀变岩的地下洞室区域现场取回块体，包括不含蚀变岩的纯花岗岩体和含各种蚀变矿物成分的蚀变岩体；
[0009]b、将纯花岗岩体和蚀变岩体进行压碎、筛分和研磨处理，得到花岗岩原料和蚀变矿物原料；
[0010]c、根据洞室需要研究部位的岩体组成及强度情况，将花岗岩原料或/和蚀变矿物原料在成型模具中加压成型，得到蚀变岩试件；
[0011]d、取出蚀变岩试件，按照洞室现场喷涂要求在试件表面均匀喷洒混凝土浆液，待其凝固后得到蚀变岩及其衬砌结构试件。
[0012]进一步的是，所述花岗岩原料和蚀变矿物原料的粒度根据现场岩体的密度以及成型模具的工况确定，保证加压成型后的蚀变岩试件的密度和强度与对应岩体的密度及强度相当。
[0013]进一步的是，所述蚀变岩试件包括只含有体蚀变的蚀变岩试件和含断层带面蚀变的蚀变岩试件，在制作只含有体蚀变的蚀变岩试件时，将花岗岩原料和蚀变矿物原料按特定配比混合后加压成型；在制作含断层带面蚀变的蚀变岩试件时，根据岩体各层分布情况，按照从下往上的顺序依次加压成型各岩层。
[0014]进一步的是，在蚀变岩试件的制作过程中，先将原料与水和粘接剂混合后再进行加压成型。
[0015]进一步的是，混料过程中加入的水的含量与洞室岩体含水量相当，所述粘接接采用膨润土，含量以使原料混合不散开即可。
[0016]进一步的是，在混料结束，可先在混合原料的周壁上插入等比例缩小的钢筋，然后再加压成型。
[0017]进一步的是，所述成型模具包括底板和壁板，所述底板的上表面设有卡槽，所述壁板包括多块，其底部插接在底板的卡槽上，相邻边拼接在一起，并通过紧固件进行固定连接。
[0018]进一步的是，所述壁板包括两种类型，一种为光面板，另一种在板面上设有多个用于插设钢筋的圆孔。
[0019]进一步的是，还包括支撑垫块，所述支撑垫块可放入成型模具底部，其上表面具有斜面，具体斜度根据洞室现场岩层情况进行设置。
[0020]进一步的是，还包括支撑垫块，所述支撑垫块为一块平板，在成型模具的底板的一侧设有微型液压杆，所述支撑垫块的一端放置在底板上，另一端搭接在微型液压杆的推杆上。
[0021]本专利技术的有益效果是：本专利技术从不同矿物颗粒的角度出发，采用外部压力机和试样成型模具的配合使用，形成各种类型人工合成蚀变岩试件，同时从现场支护加固的角度出发，构建出了蚀变岩
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衬砌组合体结构试件，利用上述人工合成试件可定量分析蚀变岩及其衬砌组合体结构的变形破坏特征及损伤力学特性，从而为后续对含蚀变岩围岩的支护设计提供技术支持。
附图说明
[0022]图1是本专利技术成型模具的结构示意图。
[0023]图2是本专利技术人工合成的蚀变岩及其衬砌结构试件示意图。
[0024]图3是本专利技术带圆孔的壁板的结构示意图。
[0025]图4是本专利技术光面的壁板的结构示意图。
[0026]图中标记为，1
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底板，2
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壁板，3
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圆孔，4
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支撑垫块，5
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微型液压杆，6
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加压装置，7
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体蚀变岩试件，8
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断层带，9
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面蚀变岩试件，10
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混凝土层，11
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钢筋。
具体实施方式
[0027]下面结合附图对本专利技术进一步说明。
[0028]本申请所提供的一种人工合成蚀变岩及其衬砌结构的制作方法，包括以下步骤：
[0029]a、从含蚀变岩的地下洞室区域现场取回块体，包括不含蚀变岩的纯花岗岩体和含各种蚀变矿物成分的蚀变岩体；
[0030]b、将纯花岗岩体和蚀变岩体进行压碎、筛分和研磨处理，得到花岗岩原料和蚀变矿物原料；
[0031]c、根据洞室需要研究部位的岩体组成及强度情况，将花岗岩原料或/和蚀变矿物原料在成型模具中加压成型，得到蚀变岩试件；
[0032]d、取出蚀变岩试件，按照洞室现场喷涂要求在试件表面均匀喷洒混凝土浆液，待其凝固后得到蚀变岩及其衬砌结构试件。
[0033]针对目前无法对蚀变岩进行完整取样的问题，本申请采用现场提取原料，然后再加压成型的方式人工合成蚀变岩及其衬砌结构试件，能够在很大程度上还原洞室岩体情况，通过对蚀变岩及其衬砌结构试件的力学分析，便能定量分析洞室蚀变岩及其衬砌组合体结构的变形破坏特征及损伤力学特性，从而为后续对含蚀变岩围岩的支护设计提供技术支持。
[0034]在确定花岗岩原料和蚀变矿物原料的粒度时，为了尽量还原洞室岩体结构，在制作蚀变岩试件时，所述花岗岩原料和蚀变矿物原料的粒度根据现场岩体的密度以及成型模具的工况确定，保证加压成型后的蚀变岩试件的密度和强度与对应岩体的密度及强度相当。
[0035本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.人工合成蚀变岩及其衬砌结构的制作方法，其特征是，包括以下步骤：a、从含蚀变岩的地下洞室区域现场取回块体，包括不含蚀变岩的纯花岗岩体和含各种蚀变矿物成分的蚀变岩体；b、将纯花岗岩体和蚀变岩体进行压碎、筛分和研磨处理，得到花岗岩原料和蚀变矿物原料；c、根据洞室需要研究部位的岩体组成及强度情况，将花岗岩原料或/和蚀变矿物原料在成型模具中加压成型，得到蚀变岩试件；d、取出蚀变岩试件，按照洞室现场喷涂要求在试件表面均匀喷洒混凝土浆液，待其凝固后得到蚀变岩及其衬砌结构试件。2.如权利要求1所述的人工合成蚀变岩及其衬砌结构的制作方法，其特征是：所述花岗岩原料和蚀变矿物原料的粒度根据现场岩体的密度以及成型模具的工况确定，保证加压成型后的蚀变岩试件的密度和强度与对应岩体的密度及强度相当。3.如权利要求1所述的人工合成蚀变岩及其衬砌结构的制作方法，其特征是：所述蚀变岩试件包括只含有体蚀变的蚀变岩试件和含断层带面蚀变的蚀变岩试件，在制作只含有体蚀变的蚀变岩试件时，将花岗岩原料和蚀变矿物原料按特定配比混合后加压成型；在制作含断层带面蚀变的蚀变岩试件时，根据岩体各层分布情况，按照从下往上的顺序依次加压成型各岩层。4.如权利要求1所述的人工合成蚀变岩及其衬砌结构的制作方法，其特征是：在蚀变岩试件的制作过程中，先将原料与水和粘接剂混合后再进行加压成型。5.如权利要求4所述的人...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓龙，张冲，张顺利，肖平西，邓兴富，何建华，
申请(专利权)人：中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：