[發明專利]一種基于水泥砂漿材料制備含閉合裂隙立方體模型的方法

有效

• 申請號: 201611069098.1
• 申請日: 2016-11-29
• 公開（公告）號: CN106769284B
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 蒲成志;賀桂成;曾佳君;羅可;郭宇芳;李峰
• 申請（專利權）人: 南華大學
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G01N33/38;B28B7/00;B28B1/04;B28B11/24
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王加貴

本發明公開一種基于水泥砂漿材料制備含閉合裂隙立方體模型的方法及模型，具體實施步驟包括：根據插片和立方體模型尺寸及裂隙展布形態裁剪一對保鮮膜，插片表面涂抹潤滑油薄層后將保鮮膜粘貼在插片兩側，然后將貼有保鮮膜的插片從墊板底面穿過限位槽，并始終保持直立狀態，將另一端超出的保鮮膜垂直限位槽走向彎折90°并平鋪在墊板底部；將處置好的插有云母片的墊板置于澆筑平臺上，然后將模具套在墊板上，保持模具底部與墊板底面位于同一水平面，接著向模具中澆筑水泥砂漿材料，輕輕振搗密實后靜置不超過30min，緩慢拔出插片，繼續養護24h后拆模，最后將裂隙模型置于標準養護室中繼續養護28天；制成的試件裂隙是閉合裂隙，整個過程操作簡單。

技術領域

本發明涉及巖土工程技術領域，特別是涉及一種基于水泥砂漿材料制備含閉合裂隙立方體模型的方法。

背景技術

1947年，能量釋放率概念的提出，標志著線彈性斷裂力學理論的誕生，1957年，應力強度引子概念及K判據的提出，則標志著線彈性斷裂力學的最終建立。基于斷裂力學理論建立之初在解釋含初始缺陷的玻璃、金屬結構及工業陶瓷材料破壞問題與機制的優越性，加之斷裂力學破壞判據在數學表達形式上的簡潔性，考慮到巖體中遍布節理裂隙等初始缺陷的現實狀態，巖石力學工作者至始至終都在嘗試將其引入巖石力學研究領域，并用以解釋巖石類材料在壓縮狀態下的斷裂破壞問題。在斷裂力學建立之初，它主要解決脆性材料的三類破壞問題：拉伸型、剪切型和撕裂型，但是巖石材料不同于金屬材料，抗壓能力強，抗剪、抗拉能力弱的特點決定了其在工作環境中更多是承擔壓縮載荷，如何建立適用于巖石力學領域的巖石斷裂判據，成為困擾巖石力學工作者的難題。1963年，二維滑動裂紋模型的提出，為巖石力學工作者帶來了希望，由于它在解釋巖體中微裂紋延性開裂機制方面的優越性，逐漸被巖石力學界所接受，并成為建立巖石斷裂力學理論框架的基礎。

由于水泥砂漿材料制備的模型具有與巖石材料相似的物理力學特性，它成為巖石力學工作者進行室內模型試驗研究時的首選材料，在巖石斷裂力學研究領域也不例外，自巖石斷裂力學理論框架建立以來，各種含初始缺陷模型試件的制備方法被不斷提出，諸如插片法、小塊體堆砌法、預埋件法等，不斷被用來制備室內裂隙體相似模型試件，用于單軸、雙軸或三軸壓縮試驗中，研究巖石類脆性材料在不同應力狀態下的斷裂力學響應模式與機理。雖然這些方法能夠制備出含初始缺陷或損傷的裂隙體相似模型試件，但是采用上述方法制備的模型試件具有一個共同的特征：初始缺陷或裂隙是張開的，不是閉合的。這與巖體中初始微裂紋賦存形態并不一致，基于含有張開裂隙試件進行的系列試驗研究，以及所獲得的試驗現象與結果，就不能真實地反映巖體中初始微裂紋的斷裂屈服形態與規律。認識到這一不足之后，諸多學者提出了閉合裂隙制備方法-拔片法，并提出采用光源照射方法檢查裂隙閉合程度。如：利用模型材料凝固過程中發熱膨脹原理，在養護過程中拔出預置拉緊聚合物薄片法制備閉合裂隙；終凝前拔出預埋薄鋼片的方法制備閉合裂隙。但是，根據目前已有的閉合裂隙試件制作技術，并不能制備出符合試驗要求的閉合裂隙試件：拔片過早(初凝前)，由于模型材料尚具有一定的流動性和自我修復能力，拔出插片后兩側材料將會融合并膠結成整體，裂隙不復存在；拔片過晚(初凝后、終凝前)，雖然模型材料不具備自我修復能力，但是同樣也不具備流動性，為保持插片剛度，它總是具有一定的厚度，插片拔出后，留下的空隙也會一直存在，而不會發生發熱膨脹閉合現象。

為了揭示含初始缺陷巖體在壓縮狀態下的力學響應規律與機制，制備含閉合裂隙模型試件是試驗成功的前提和保障，然而現有技術和方法并不能解決這一問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于水泥砂漿材料制備含閉合裂隙立方體模型的方法，用于有效地解決室內試驗條件下無法制備閉合裂隙試件模型的問題。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

本發明提供了一種基于水泥砂漿材料制備含閉合裂隙立方體模型的方法，包括以下階段：

階段1，預埋插片的制備，包括以下步驟：