本發(fā)明涉及軟巖崩解領(lǐng)域，具體為濕干交替和應(yīng)力共同作用下軟巖崩解試驗(yàn)試樣的制作方法。

背景技術(shù)：

水位變動(dòng)帶內(nèi)巖石的崩解機(jī)理，是評(píng)價(jià)涉水工程巖體穩(wěn)定性的重要依據(jù)，通?？赏ㄟ^(guò)巖石室內(nèi)崩解試驗(yàn)對(duì)其崩解過(guò)程進(jìn)行模擬研究，而崩解試驗(yàn)巖石試樣的制備方法的合理性，尤其是軟巖崩解試驗(yàn)巖石試樣的制備方法的合理性，將直接影響試驗(yàn)結(jié)果的可靠性。傳統(tǒng)的巖石崩解試樣的制備，通常采用切割的方法將巖石試樣制作成長(zhǎng)方體試樣，但軟巖質(zhì)地較軟，采用傳統(tǒng)的切割方法加工試樣時(shí),切割所產(chǎn)生的震動(dòng)不可避免的造成軟巖表面或局部開裂脫落，導(dǎo)致制成的試樣表面不均勻，不能保證試驗(yàn)（有應(yīng)力狀態(tài)）過(guò)程中試樣受力均勻；而且，切割時(shí)加水冷卻切割刀片會(huì)造成軟巖軟化，軟巖軟化后極易造成巖樣斷裂，直接導(dǎo)致制樣成功率低。因此，傳統(tǒng)切割制樣的方法不能為濕干交替和應(yīng)力共同作用下的軟巖崩解試驗(yàn)制作試樣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決傳統(tǒng)切割方法，不能將軟巖加工成規(guī)則的長(zhǎng)方體試樣和制樣成功率低，而帶來(lái)無(wú)法進(jìn)行濕干交替和應(yīng)力共同作用下崩解試驗(yàn)的問(wèn)題。本發(fā)明提供一種濕干交替和應(yīng)力共同作用下軟巖崩解試驗(yàn)試樣的制作方法，該制作方法不僅制樣成功率高、擾動(dòng)小，而且制成的試樣形狀規(guī)則、表面均勻；既可以保證試驗(yàn)過(guò)程中，試樣四周側(cè)面所應(yīng)力均勻，也可以模擬水位變動(dòng)帶的濕干交替狀態(tài)。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

濕干交替和應(yīng)力共同作用下軟巖崩解試驗(yàn)試樣的制作方法，包括以下步驟：

步驟1：根據(jù)崩解試驗(yàn)要求、試驗(yàn)裝置特點(diǎn)，確定崩解試驗(yàn)試樣的具體尺寸；

步驟2：根據(jù)試樣的尺寸，確定模具內(nèi)部尺寸，模具可靈活拆卸；

步驟3：選取研究所用的原始試樣，要求原始試樣的尺寸小于模具內(nèi)部尺寸，用保鮮膜包裹原始試樣；

步驟4：制作水泥砂漿；

步驟5：制作崩解試驗(yàn)試樣。

步驟6：將崩解試驗(yàn)試樣放入養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)護(hù)，拆除崩解試樣外的模具；

步驟7：用保鮮膜包裹崩解試驗(yàn)試樣，制得崩解試樣，保存試樣；

步驟8：剪開崩解試樣里的原始試樣上的保鮮膜，讓原始試樣自然裸露；

通過(guò)上述步驟，完成軟巖崩解試驗(yàn)試樣的制備。

所述步驟包括，先在模具內(nèi)表面涂一層礦物油，再往模具內(nèi)填充一定量的水泥砂漿，然后把保鮮膜包裹的原始試樣放入模具內(nèi)，輕按原始試樣的上表面，使原始試樣下移，直到原始試樣的上表面和模具頂部齊平，再往模具內(nèi)加入水泥砂漿，直至填滿模具內(nèi)部，此時(shí)，原始試樣的上表面剛好未被水泥砂漿覆蓋，最后，輕輕震動(dòng)模具外壁，將水泥砂漿內(nèi)的小氣泡排出，初步制得崩解試驗(yàn)試樣。

所述水泥砂漿為模具內(nèi)部體積一半左右。經(jīng)多次試驗(yàn)，水泥砂漿為模具內(nèi)部體積一半左右的是保證制成的崩解試樣形成平整的長(zhǎng)方體，避免出現(xiàn)由于先放入原始試樣、再加入水泥砂漿或先放入遠(yuǎn)小于模具內(nèi)部體積一半左右的水泥砂漿、再放入試樣，造成試樣底部和側(cè)邊的水泥砂漿填充不均勻而出現(xiàn)空隙的情況。

所述步驟中，通過(guò)水泥砂漿將不規(guī)則原始試樣在方形模板框架中填補(bǔ)成規(guī)則的方形試樣；用水泥砂漿將不規(guī)則原始試樣填補(bǔ)成長(zhǎng)方體試樣時(shí)，要求原始試樣的上表面和模具頂部齊平。

本發(fā)明一種濕干交替和應(yīng)力共同作用下軟巖崩解試驗(yàn)試樣的制作方法，有益效果如下：

1：在步驟3中，用保鮮膜包裹原始試樣的目的是：防止水泥砂漿填充原始試樣空隙而改變?cè)性荚嚇拥膹?qiáng)度，從而對(duì)崩解實(shí)驗(yàn)結(jié)果帶來(lái)影響而造成誤差。

2：在步驟5中，用水泥砂漿將不規(guī)則原始巖樣填補(bǔ)成長(zhǎng)方體試樣時(shí)，要求巖樣的上表面和模具頂部齊平，其目的是保證制成的崩解試驗(yàn)試樣為形狀規(guī)則的長(zhǎng)方體試樣，其端面平整，能保證有應(yīng)力狀態(tài)試驗(yàn)過(guò)程中，試樣受力均勻。

3：在步驟7中，用保鮮膜包裹崩解試樣的目的是：在進(jìn)行崩解試驗(yàn)時(shí)，避免崩解試樣的水泥砂漿與濕干交替過(guò)程中濕化浸泡液接觸，引起浸泡液的污染而對(duì)試驗(yàn)結(jié)果造成影響。

4：在步驟8中，剪開崩解試樣里原始試樣上表面的保鮮膜，讓原始試樣自然裸露的目的是：保證原始試樣可以與水和空氣接觸，為濕干交替環(huán)境中的濕化和干燥狀態(tài)提供浸水面和風(fēng)干面，以模擬水位變動(dòng)帶的濕干交替狀態(tài)。

5：通過(guò)水泥砂漿將不規(guī)則原始巖樣，在方形模板框架中填補(bǔ)成規(guī)則的方形試樣，避免了傳統(tǒng)的切割制樣方法產(chǎn)生的震動(dòng)產(chǎn)生較大的擾動(dòng)，甚至造成原始試樣表面或局部開裂脫落，因此本發(fā)明所述的制樣方法對(duì)巖石試樣的擾動(dòng)較小，更利于試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

6：采用本發(fā)明所述的方法，制樣過(guò)程簡(jiǎn)單、成本低、成功率高，采用本方法獲得的試樣可以用于模擬濕干交替和應(yīng)力共同作用下的軟巖崩解試驗(yàn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明制作崩解試驗(yàn)試樣的流程示意圖。

圖2為原始巖樣的三維示意圖。

圖3為保鮮膜包裹巖樣的三維示意圖。

圖4為模具的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為模具的主視圖。

圖6為模具的左視圖。

圖7為模具的俯視圖。

圖8為水泥砂漿示意圖。

圖9為模具內(nèi)部填充一半水泥砂漿的三維示意圖。

圖10為步驟5制成的試樣的三維示意圖。

圖11為步驟5制成的試樣的俯視圖。

圖12為步驟5制成的試樣的a-a剖視圖。

圖13為步驟6制成的試樣的三維示意圖。

圖14為步驟7制成的試樣的三維示意圖。

圖15為步驟7制成的試樣的俯視圖。

圖16為步驟7制成的試樣b-b剖面圖。

圖17為步驟8制成的試樣的三維示意圖。

圖18為步驟8制成的試樣的主視圖。

圖19為步驟8制成的試樣的俯視圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

參見圖1，濕干交替和應(yīng)力共同作用下軟巖崩解試驗(yàn)試樣的制作方法，步驟如下：

步驟1：確定擬制備長(zhǎng)方體試樣的尺寸：

根據(jù)崩解試驗(yàn)要求、試驗(yàn)裝置特點(diǎn)，確定崩解試驗(yàn)試樣的具體尺寸。例如，使用某濕干交替和應(yīng)力共同作用下崩解試驗(yàn)裝置進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，若該裝置內(nèi)長(zhǎng)方體試樣盒內(nèi)凈尺寸為200×200×100mm，那么崩解試樣為長(zhǎng)方體、且其尺寸為200×200×100mm。

步驟2：制作長(zhǎng)方體（含立方體）模具3；所述模具3用于制作長(zhǎng)方體（含立方體）試樣；根據(jù)長(zhǎng)方體試樣的尺寸確定模具3內(nèi)部尺寸，模具3可靈活拆卸。

如圖4-7所示，模具3包括第一側(cè)板8、第二側(cè)板11、底板12、橫向連桿10、豎向連桿13、第一螺母9、第二螺母14、第三螺母15；先用橫向連桿10和第一螺母9將第一側(cè)板8和第二側(cè)板11固定在一起，再用豎向連桿13、第二螺母14和第三螺母15將第一側(cè)板8和第二側(cè)板11固定在底板12，模具3即組裝完成，可以使用；擰下第一螺母9、第二螺母14和第三螺母15，去掉橫向連桿10和豎向連桿13，模具3即完成拆卸。

步驟3：原始巖樣1預(yù)處理：

選取研究所用的原始試樣1，要求原始試樣1的尺寸小于（間隙≥3cm）模具3內(nèi)部尺寸，用保鮮膜2包裹巖石試樣1。

步驟4：制作水泥砂漿4：

根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求，制作一定強(qiáng)度等級(jí)（m5～m20）的水泥砂漿4。

步驟5：制作崩解試驗(yàn)試樣：

先在模具3內(nèi)表面涂一層礦物油，再往模具3內(nèi)填充一定量的水泥砂漿4，如圖6所示，填充量為模具3內(nèi)部體積一半左右。然后把保鮮膜2包裹的原始試樣1放入模具3內(nèi)，輕按原始試樣1上表面5使原始試樣1下移，直到原始試樣1的上表面5和模具3頂部齊平，再往模具3內(nèi)加入水泥砂漿4，直至填滿模具3內(nèi)部，此時(shí)，原始試樣1的上表面5剛好未被水泥砂漿4覆蓋，最后，輕輕震動(dòng)模具3外壁，將水泥砂漿4內(nèi)的小氣泡排出，初步制得崩解試驗(yàn)試樣6。

步驟6：崩解試驗(yàn)試樣的養(yǎng)護(hù)：

將步驟5中初步制得的崩解試驗(yàn)試樣6放入養(yǎng)護(hù)室內(nèi)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)28天后，拆除崩解試樣外的模具3。

步驟7：崩解試驗(yàn)試樣后處理：

用保鮮膜2包裹崩解試樣6，制得崩解試樣7，保存試樣。

步驟8：崩解試驗(yàn)前的準(zhǔn)備：

制成的崩解試樣7全部被保鮮膜包裹，不能直接進(jìn)行試驗(yàn)，剪開崩解試樣6里原始試樣1上表面5的保鮮膜2，讓原始試樣1自然裸露。