一种含随机多裂纹体的类岩石材料试件的制备方法

摘要

本发明提供一种随机多裂纹体的类岩石材料试件的制备方法，其步骤为：1）将水泥、砂、水、外加剂，按一定重量配比制成水泥砂浆；2）将水泥砂浆倒入模具中振动后刮平水泥砂浆表面；3）水泥砂浆初凝前，将裂纹分布图纸平铺于水泥砂浆表面，用不同长度金属薄片刺穿图纸上裂纹线段，垂直插入水泥砂浆中；4）连同模具一起放入养护箱内养护12小时，将金属薄薄片拔出；5）将拔出金属薄片的水泥砂浆放入养护箱内养护7天；6）将养护好的试件取出，置于室温下，脱模，风干，用灌浆树脂胶将随机裂纹粘贴在一起，即制得含随机多裂纹体的类岩石材料试件。本发明方法简便，成本低廉，为研究随机裂纹分布的类岩石材料的强度特性提供了重要手段。

权利要求

1.一种含随机多裂纹体的类岩石材料试件的制备方法，是采用水泥砂浆为模拟材料，将随机多裂纹体预制于水泥砂浆中，通过灌浆树脂胶将各裂纹粘贴形成随机多裂纹体的类岩石材料；

其具体的实施步骤为：

通过计算机编程在打印机上输出随机多裂纹体分布图纸（1），图纸（1）上分布有随机的裂纹（2）；

步骤（1）、水泥33%，砂55%，水10%，外加剂2%，按照重量配比将材料置入搅拌器中均匀

3-5分钟，制成水泥砂，其中外加剂为萘系高效减水剂和早强剂，其两者的重量比为1：0.5，所用砂的粒径小于5mm； 步骤（2）、将水泥砂浆倒入模具中，振动3~5分钟，然后刮平水泥砂浆表面； 步骤（3）、在水泥砂浆初凝前，将裂纹分布图纸（1）平铺于水泥砂浆表面，用不同长度的金属薄片，厚度在0.5~1.5mm，刺穿图纸（1）上的裂纹（2）线段，泥砂浆内形成穿透型随机分布的裂纹； 步骤（4）、将含金属薄片的水泥砂浆连同模具一起放入JYF-96系列混凝土加速养护箱内，温度设置为30℃，养护12小时，将金属薄片拔出； 步骤（5）、将拔出金属薄片的水泥砂浆再次放入养护箱内，温度设置为30℃，养护7天； 步骤（6）、将养护好的试件取出，置于室温下，脱模，进行试件风干10天后；用AJ401灌浆树脂胶将随机裂纹粘贴在一起，形成灌浆树脂胶缝（4），得到含随机多裂纹体的类岩石材料试件（3）。

说明书

一种含随机多裂纹体的类岩石材料试件的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种含随机多裂纹体的类岩石材料试件的制备方法。

背景技术

[0002] 岩体中的裂隙发育程度是决定岩体工程性质的一个重要因素。同样矿物组分条件下，完整新鲜的岩块与裂隙发育的岩体相比，其物理力学性质是截然不同的。由于岩体中裂隙的存在，使其抗拉和抗剪强度显著降低，在拉张和剪切力作用下，岩体完整性很容易被破坏；岩体中裂隙面相互交切，满足一定几何关系条件下，岩体中的结构面,除了确定性的规模较大的断层、层面外，还包含着成千上万的节理与裂隙，这些微小的结构面严重地影响着岩体的力学特征。

[0003] 为了模拟岩石这种脆性材料在加载作用下的变形和强度特性, 通常采用类岩石材料, 如石膏、水泥砂浆等与其它混合料按一定比例配制来模拟岩石, 这些材料除了能与岩石满足一定的相似准则外, 它们也通常具有与岩石材料相似的两个重要特性：脆性特性和剪胀特性。因此被广泛应用于模型试验中。在模型试验中, 广泛采用的模拟节理的方法已很成熟,通常有掺人裂纹片（云母片、纸片、聚合物薄片、肥皂）预埋金属条或聚合物薄条（待模型快凝固时抽出）通过抽条形成的裂隙来模拟节理。

[0004] 目前的类岩石材料模型试件均是模拟非贯通节理裂隙，对于含随机分布的贯通裂纹的类岩石材料模型还未见报道。真实岩体工程中，岩石节理裂隙的分布是复杂的、随机的，裂隙之间相互贯通，具有不确定性，为较真实反映裂隙岩体的力学性质，设计随机分布的贯通裂纹的类岩石材料模型具有重要的意义。

发明内容

[0005] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种含随机多裂纹体的类岩石材料试件的制备方法，其通过电脑设计随机岩体裂纹，并将随机裂纹分布在的类岩石材料上，其方法简便，成本低廉，为研究随机裂纹分布的类岩石材料的强度特性提供了重要手段。

[0006] 本发明采用的技术方案是：一种含随机多裂纹体的类岩石材料试件的制备方法，其步骤为：

[0007] 1）水泥30%~35%，砂55%~60%，水5%~10%，外加剂1%~5%，按照上述重量配比将材料置入搅拌器中搅拌均匀制成水泥砂浆；

[0008] 2）将水泥砂浆倒入模具中，振动3~5分钟，然后刮平水泥砂浆表面；

[0009] 3）在水泥砂浆初凝前，将裂纹分布图纸平铺于水泥砂浆表面，用不同长度金属薄片刺穿图纸上裂纹线段，垂直插入水泥砂浆中，在水泥砂浆内形成穿透型随机分布的裂纹；，

[0010] 4）将含金属薄片的水泥砂浆连同模具一起放入养护箱内，温度设置为30~50℃，养护12小时，将金属薄薄片拔出；

[0011] 5）将拔出金属薄片的水泥砂浆再次放入养护箱内，温度设置为30~50℃，养护7天；

[0012] 6）将养护好的试件取出，置于室温下，脱模，进行试件风干10天后，用灌浆树脂胶将随机裂纹粘贴在一起，形成灌浆树脂胶缝，即制得含随机多裂纹体的类岩石材料试件。

[0013] 步骤1）中所述材料重量配比优选方案为：水泥占33%，砂占55%，水占10%，外加剂占2% 。

[0014] 步骤1）中所述外加剂为奈系高效减水剂和早强剂，其两者的重量比为1：0.5。

[0015] 步骤4）中所述金属薄片厚度为0.5~1.5mm。

[0016] 步骤1）中所述砂，其粒径小于5mm。

[0017] 步骤4）和步骤5）中所述养护箱为JYF-96系列混凝土加速养护箱，步骤6）中所述灌浆树脂胶为AJ401灌浆树脂。

[0018] 本发明的有益效果在于：通过将不同岩体裂纹统计数据输入计算机，可得到不同随机裂纹分布，通过用AJ401灌浆树脂胶将各水泥砂浆试块粘贴，模拟岩石节理的粘聚力和内摩擦效应，为研究随机裂纹分布的类岩石材料的强度特性提供了重要手段，其方法简便，成本低廉，可根据情况制定随机裂纹。

附图说明

[0019] 图1是随机多裂纹体分布的图纸示意图。

[0020] 图2是含随机多裂纹体的类岩石材料的示意图。

[0021] 图中：1、图纸，2、裂纹，3、类岩石材料试件，4、灌浆树脂胶缝。

具体实施方式

[0022] 实施例1

[0023] 本发明提供一种含随机多裂纹体的类岩石材料试件的制备方法，该方法的思路是采用水泥砂浆为模拟材料，将随机多裂纹体预制于水泥砂浆中，通过灌浆树脂胶将各裂纹粘贴形成随机多裂纹体的类岩石材料。

[0024] 其具体的实施步骤为：

[0025] 如图1所示，通过计算机编程在打印机上输出随机多裂纹体分布图纸1，图纸1上分布有随机的裂纹2。

[0026] （1）水泥33%，砂55%，水10%，外加剂2%，按照上述重量配比将材料置入搅拌器中均匀3-5分钟，制成水泥砂，其中外加剂为奈系高效减水剂和早强剂，其两者的重量比为1：0.5，所用砂的粒径小于5mm。

[0027] （2）将水泥砂浆倒入模具中，振动3~5分钟，然后刮平水泥砂浆表面。

[0028] （3）在水泥砂浆初凝前，将裂纹分布图纸平铺于水泥砂浆表面，用不同长度的金属薄片，厚度在0.5~1.5mm，刺穿图纸上的裂纹2线段，泥砂浆内形成穿透型随机分布的裂纹。

[0029] （4）将含金属薄片的水泥砂浆连同模具一起放入JYF-96系列混凝土加速养护箱内，温度设置为30℃，养护12小时，将金属薄薄片拔出。

[0030] （5）将拔出金属薄片的水泥砂浆再次放入养护箱内，温度设置为30℃，养护7天。

[0031] （6）将养护好的试件取出，置于室温下，脱模，进行试件风干10天后，如图2所示，用AJ401灌浆树脂胶将随机裂纹粘贴在一起，形成灌浆树脂胶缝4，此时含随机多裂纹体的类岩石材料试件3即制备好了。

[0032] 实施例2

[0033] 本实施例与实施例1所不同之处在于：步骤（1）中置入搅拌器中的材料重量配比不同，其为水泥30%，砂60%，水5%，外加剂5%；其次步骤（4）与步骤（5）中养护箱温度设定为50℃，其余内容与实施例1一致。

[0034] 实施例3

[0035] 本实施例与实施例1所不同之处在于：步骤（3）中置入搅拌器中的材料重量配比不同，其为水泥35%，砂56%，水8%，外加剂1%；其次步骤（4）中养护箱温度设定为40℃，步骤（5）中养护箱温度设定为45℃，其余内容与实施例1一致。