本發(fā)明涉及一種室內(nèi)制作結(jié)構(gòu)面模型的方法，特別是用于室內(nèi)制備含有機質(zhì)的充填結(jié)構(gòu)面模型的方法。

背景技術(shù)：

結(jié)構(gòu)面是巖體形成和地質(zhì)作用的漫長歷史過程中，在巖體內(nèi)形成和不斷發(fā)育的地質(zhì)界面，節(jié)理面的存在，是造成巖體介質(zhì)力學(xué)特性各項異性的主要因素，是影響壩基、邊坡等巖體工程穩(wěn)定的關(guān)鍵條件。設(shè)計壩基、邊坡等工程結(jié)構(gòu)，或評估其穩(wěn)定安全系數(shù)時，為獲取節(jié)理面強度參數(shù)，針對巖體內(nèi)部結(jié)構(gòu)面開展的剪切試驗是必不可少的。

根據(jù)巖體中結(jié)構(gòu)面充填狀態(tài)的不同，可以分為無充填結(jié)構(gòu)面（又稱硬性結(jié)構(gòu)面）和充填結(jié)構(gòu)面兩大類。目前針對無充填結(jié)構(gòu)面開展的試驗研究工作較多，其中包括基于模型材料室內(nèi)制備無充填結(jié)構(gòu)面的方法和技術(shù)，例如：應(yīng)用水泥砂漿材料制作的鋸齒狀、波紋狀、臺階狀、或柱狀規(guī)則起伏硬性結(jié)構(gòu)面模型；依據(jù)三維掃描數(shù)據(jù)，基于3D打印技術(shù)在巖石或混凝土材料中獲取無充填結(jié)構(gòu)面。然而，地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，巖體中大部分的結(jié)構(gòu)面屬于充填結(jié)構(gòu)面，因此，為了更為全面的揭示節(jié)理巖體剪切破壞特征，需要針對充填結(jié)構(gòu)面開展更為深入、廣泛的試驗測試工作。

在巖體形成的歷史長河中，地質(zhì)構(gòu)造運動或地表水下滲都會將分布在地表的有機物帶入巖體結(jié)構(gòu)內(nèi)部，與巖屑混合后伴生在巖體結(jié)構(gòu)面中，隨著時間的推移，在微生物的參與下，有機物將會變質(zhì)腐敗，從而對巖體原有結(jié)構(gòu)面的力學(xué)參數(shù)產(chǎn)生影響。因此，研究有機質(zhì)對充填結(jié)構(gòu)面剪切力學(xué)特性影響的規(guī)律與機制，對于分析壩體、邊坡等工程穩(wěn)定性具有重要的學(xué)術(shù)價值和工程意義。但是，受限于含有機質(zhì)原生充填結(jié)構(gòu)面采集的不確定性和難度，現(xiàn)場采集用于剪切試驗的含有機質(zhì)充填結(jié)構(gòu)面并不可行。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)場采集含有機質(zhì)充填結(jié)構(gòu)面進行剪切試驗測試的不足，本發(fā)明提供了一種室內(nèi)制備含有機質(zhì)充填結(jié)構(gòu)面模型的方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的解決方案是：

一種室內(nèi)制備含有機質(zhì)充填結(jié)構(gòu)面模型的方法，選取黏性土、有機物、膠結(jié)劑三種材料，按一定的體積比混合，制備充填結(jié)構(gòu)面混合材料，其中黏性土占80%-90%，有機物占6%-14%，膠結(jié)劑占2%-8%。具體制備過程為：先將黏性土與有機物混合、攪拌，然后將膠結(jié)劑均勻摻入黏性土與有機物的混合料中，繼續(xù)攪拌至均勻。將黏性土、膠結(jié)劑和有機物的混合材料鋪設(shè)在下混凝土剪切塊1的預(yù)留面上制作結(jié)構(gòu)面3，然后將上混凝土剪切塊2置于結(jié)構(gòu)面3上，擠壓密實后，在結(jié)構(gòu)面3四周纏繞浸水棉套4養(yǎng)護至膠結(jié)劑反應(yīng)完全。

所述膠結(jié)劑為水硬性或氣硬性材料。

所述有機物為新鮮無污染的有機物，所述有機物經(jīng)過腐化處理。

腐化處理為：在密閉條件下，將新鮮無污染的有機物放置于30℃恒溫環(huán)境下進行腐化處理。

所述下混凝土剪切塊及上混凝土剪切為預(yù)留臺階狀混合材料鋪設(shè)平面的預(yù)制件。

由于采用了上述方案，本發(fā)明的效果和益處是：1、制備含有機質(zhì)充填結(jié)構(gòu)面模型所用材料容易獲取，且價格低廉；2、室內(nèi)制備含有機質(zhì)充填結(jié)構(gòu)面模型方法簡單、養(yǎng)護條件容易實現(xiàn)；3、制備方法所選用的三種材料與含原生充填結(jié)構(gòu)面的介質(zhì)組成相似，制備模型代表性強。

附圖說明

圖1為含有機質(zhì)充填結(jié)構(gòu)面模型的側(cè)視圖，

圖2為圖1的A-A剖面圖。

具體實施方式

為清楚、完整地描述室內(nèi)制備含有機質(zhì)充填結(jié)構(gòu)面模型的方法，現(xiàn)結(jié)合本發(fā)明實施例的附圖，對本發(fā)明實施例的具體實施方式做更進一步的說明，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

1.下預(yù)制混凝土剪切塊1和上預(yù)制混凝土剪切塊2：在內(nèi)部尺寸為200mm×150mm×100mm的模具中，按照C40混凝土的配比制備，并在混凝土養(yǎng)護箱中標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護28天，備用。

2.有機物的腐化處理：密閉條件下，將新鮮無污染的有機物放置于30℃恒溫環(huán)境下進行腐化處理，待其腐敗變質(zhì)成糊狀后使用。

3.制備含有機質(zhì)結(jié)構(gòu)面模型材料：先將黏性土和腐化處理的有機物進行充分?jǐn)嚢?、混合，然后將膠結(jié)劑均勻摻入混合材料中，繼續(xù)攪拌至均勻。

4.制作結(jié)構(gòu)面：將混合材料均勻鋪設(shè)在下混凝土剪切塊1的預(yù)留剪切面上，厚5mm，然后將上混凝土剪切塊2置于鋪好的混合材料之上，擠壓密實。

5.結(jié)構(gòu)面養(yǎng)護：在兩混凝土剪切塊之間、制備好的結(jié)構(gòu)面3四周纏繞浸水棉套4，并保持棉套4始終處于浸濕狀態(tài)，養(yǎng)護至膠結(jié)劑反應(yīng)完全，結(jié)構(gòu)面固化完成。

6.將養(yǎng)護完成的含有機質(zhì)結(jié)構(gòu)面模型試件放置于剪切試驗機上，進行試驗測試，獲取試驗參數(shù)，用于研究有機質(zhì)對結(jié)構(gòu)面剪切力學(xué)特性的影響。

綜上，即可實現(xiàn)室內(nèi)制備含有機質(zhì)充填結(jié)構(gòu)面模型的目的。