薄层充填岩石节理抗剪强度特性试验研究
发布时间：2021-01-11 09:50
薄层充填岩石节理的抗剪强度特性既不同于非充填岩石节理,也不同于厚层充填岩石节理。为了研究薄层充填岩石节理的抗剪强度特性,首先对5条Barton标准剖面线进行精细数字化处理,在此基础上采用3D打印技术制作具有标准剖面线形貌特征的岩石节理面,然后采用水泥浆类岩石模型材料制备模拟岩石节理试件,再以石英砂为充填介质,制备充填度分别为0.00,0.25,0.50,0.75和1.00的薄层充填岩石节理试件,通过室内直剪试验得到薄层充填岩石节理的全剪切曲线、剪胀曲线和剪切破坏特征,然后在此基础上分析充填度和节理表面粗糙度对薄层充填岩石节理峰值抗剪强度、剪胀效应和破坏特征的影响。结果表明:薄层充填岩石节理峰值抗剪强度和剪胀均随着充填度的增加而降低,节理表面粗糙度对薄层充填岩石节理峰值抗剪强度的影响显著程度也会随充填度的增加而降低,同时薄层充填岩石节理剪切破坏特征也受到充填度和节理表面粗糙度的综合影响。
【文章来源】：岩石力学与工程学报. 2019,38(S2)北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
打印岩石节理面Fig.1Rockjointsurfacepreparedby3Dprinting
redby3Dprinting制备人工模拟岩石节理试件时，采用如图2(a)所示钢制模型盒(平面尺寸为200mm×200mm)，模型盒上、下侧挡板中间位置刻有宽度为5mm的凹槽。浇筑模型前先将岩石节理面板固定在凹槽内，然后浇筑水灰比为0.44的水泥浆，24h后拆除试件四周侧板及岩石节理面板，得到吻合模拟岩石节理试件(见图2(b))，常温条件下养护28d后备用。水泥浆模型材料的基本力学参数如表2所示。此次试验一共制备5组具有不同表面粗糙度的模拟岩石节理试件。(a)浇筑前(b)浇筑后图2岩石节理试件的浇筑Fig.2Pouringofrockjointspecimens表2水泥浆基本力学参数Table2Basicmechanicalparametersofcementslurry黏聚力c/MPa内摩擦角/(°)单轴抗压强度c/MPa弹性模量E/MPa10.3527.8928.33140制备薄层充填岩石节理时拟采用0.00，0.25，0.50，0.75和1.00五种充填度。填充介质选用粒径为0.3～0.6mm的石英砂，通过直剪试验测得其内摩擦角为36.76°。模拟岩石节理表面平均起伏差Δ可根据其剖面线，参照国际岩石力学学会关于岩体不连续面定量描述的建议方法[16]中提出的节理剖面线平均起伏差计算方法进行计算得到(见图3)。当岩石节理表面平均起伏差已知时，充填介质厚度t可根据充填度计算得到。为了精确控制岩石节理中充填介质的厚度，充填时采用质量控制法，即：先计算粗糙岩石节理面的表面积，再结合充填介质厚度，可算出所需充填介质体积，进而得到所需充填介质质量。5组具有不同表面粗糙度的岩石节理试件表面几何参数汇总如表3所示。为了精确控制充填介质厚度，充填时，先将吻合模拟岩石节理试件上
部分水平平移t距离形成空隙，通过游标卡尺在不同位置量测岩石节理试件上、下两部分间的距离，确保岩石节理试件上、下表面间水平间距均匀；然后将钢制模型盒的上、下侧板固定在岩石节理试件两侧端部，将石英砂分次倒入空隙并用细铁丝捣实，形成充填厚度为t的充填岩石节理试件。为了确保充填介质不会从岩石节理试件四周漏出来，当在节理空隙中填好石英砂后，先用透明胶带沿节理空隙把充填岩石节理试件节理面四周密封起来，直剪试验过程中法向加载前将透明胶带撕掉即可。最终制作完成的薄层充填岩石节理试件如图4所示。1节理面平均起伏差：=1+222图3粗糙岩石节理表面平均起伏差计算图示[16]Fig.3Calculationofthemeanasperityheightofrockjoints[16]表35组岩石节理试件表面几何参数Table3Surfacegeometryparametersoffivesetsofrockjoints试件编号对应标准剖面线节理表面平均起伏差Δ/mm节理表面积/mm21#57.98205202#610.96205693#712.19207494#812.93209035#912.4221019(a)充填前(b)充填后图4充填岩石节理试样制备过程Fig.4Preparationofinfilledrockjointspecimens
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Barton标准剖面线精细数字化处理的岩石节理JRC计算新公式研究[J]. 李锐,肖维民. 岩石力学与工程学报. 2018(S1)
本文编号：2970552
【文章来源】：岩石力学与工程学报. 2019,38(S2)北大核心
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
打印岩石节理面Fig.1Rockjointsurfacepreparedby3Dprinting
redby3Dprinting制备人工模拟岩石节理试件时，采用如图2(a)所示钢制模型盒(平面尺寸为200mm×200mm)，模型盒上、下侧挡板中间位置刻有宽度为5mm的凹槽。浇筑模型前先将岩石节理面板固定在凹槽内，然后浇筑水灰比为0.44的水泥浆，24h后拆除试件四周侧板及岩石节理面板，得到吻合模拟岩石节理试件(见图2(b))，常温条件下养护28d后备用。水泥浆模型材料的基本力学参数如表2所示。此次试验一共制备5组具有不同表面粗糙度的模拟岩石节理试件。(a)浇筑前(b)浇筑后图2岩石节理试件的浇筑Fig.2Pouringofrockjointspecimens表2水泥浆基本力学参数Table2Basicmechanicalparametersofcementslurry黏聚力c/MPa内摩擦角/(°)单轴抗压强度c/MPa弹性模量E/MPa10.3527.8928.33140制备薄层充填岩石节理时拟采用0.00，0.25，0.50，0.75和1.00五种充填度。填充介质选用粒径为0.3～0.6mm的石英砂，通过直剪试验测得其内摩擦角为36.76°。模拟岩石节理表面平均起伏差Δ可根据其剖面线，参照国际岩石力学学会关于岩体不连续面定量描述的建议方法[16]中提出的节理剖面线平均起伏差计算方法进行计算得到(见图3)。当岩石节理表面平均起伏差已知时，充填介质厚度t可根据充填度计算得到。为了精确控制岩石节理中充填介质的厚度，充填时采用质量控制法，即：先计算粗糙岩石节理面的表面积，再结合充填介质厚度，可算出所需充填介质体积，进而得到所需充填介质质量。5组具有不同表面粗糙度的岩石节理试件表面几何参数汇总如表3所示。为了精确控制充填介质厚度，充填时，先将吻合模拟岩石节理试件上
部分水平平移t距离形成空隙，通过游标卡尺在不同位置量测岩石节理试件上、下两部分间的距离，确保岩石节理试件上、下表面间水平间距均匀；然后将钢制模型盒的上、下侧板固定在岩石节理试件两侧端部，将石英砂分次倒入空隙并用细铁丝捣实，形成充填厚度为t的充填岩石节理试件。为了确保充填介质不会从岩石节理试件四周漏出来，当在节理空隙中填好石英砂后，先用透明胶带沿节理空隙把充填岩石节理试件节理面四周密封起来，直剪试验过程中法向加载前将透明胶带撕掉即可。最终制作完成的薄层充填岩石节理试件如图4所示。1节理面平均起伏差：=1+222图3粗糙岩石节理表面平均起伏差计算图示[16]Fig.3Calculationofthemeanasperityheightofrockjoints[16]表35组岩石节理试件表面几何参数Table3Surfacegeometryparametersoffivesetsofrockjoints试件编号对应标准剖面线节理表面平均起伏差Δ/mm节理表面积/mm21#57.98205202#610.96205693#712.19207494#812.93209035#912.4221019(a)充填前(b)充填后图4充填岩石节理试样制备过程Fig.4Preparationofinfilledrockjointspecimens
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Barton标准剖面线精细数字化处理的岩石节理JRC计算新公式研究[J]. 李锐,肖维民. 岩石力学与工程学报. 2018(S1)
本文编号：2970552
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