[發明專利]高溫下含斷續節理的巖石壓縮剪切試樣制作及試驗方法

有效

• 申請號: 201711360547.2
• 申請日: 2017-12-18
• 公開（公告）號: CN107884288B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 吉鋒;何雙;李任杰
• 申請（專利權）人: 成都理工大學
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24
• 代理公司: 成都立信專利事務所有限公司 51100
• 代理人: 江曉萍

本發明高溫下含斷續節理的巖石壓縮剪切試樣的制作及試驗方法，包括：1）制作含斷續節理的巖石壓縮剪切試樣：2）采用含斷續節理的巖石壓縮剪切試樣進行剪切強度測試：a)利用巖石高溫三軸壓縮試驗設備對試樣直接加載，進行含斷續節理的巖石壓縮試驗，測定含斷續節理的抗剪切強度；b)利用巖石高溫三軸壓縮試驗設備在溫度壓力室內進行高溫高壓條件下的節理剪切試驗及試驗過程的聲發射AE、CT掃描研究:C）含續節理巖石壓縮剪切試樣的剪切面在10℃～200℃時的抗剪強度指標（內聚力和內摩擦角）的測試。本發明可進行試樣壓縮時聲發射（AE）試驗、壓縮過程的CT掃描試驗，具有探索溫度壓力條件對節理性質的影響試驗的優點，彌補了傳統巖石試樣的不足。

技術領域

本發明涉及是一種能夠在高溫高壓條件下進行含斷續節理的壓縮試驗和剪切試驗的模型制作方法，以及基于這種試樣的試驗方法。該巖石試樣可在溫度壓力室提供的各種溫度壓力條件下進行壓縮試驗，以及巖石試樣固定剪切面的抗剪強度測試；在剪切面的位置可制作出斷續節理，用于探究溫度、壓力條件對節理性質的影響。

背景技術

隨著國家基礎建設高速發展和西部大開發不斷深入，工程建設中出現了一些新的巖體工程問題，深埋隧洞中巖體的熱力學性質即是其中突出問題之一，這是經典巖體力學尚未有成熟研究成果的領域，亟待解決。例如，新疆布侖口-公格爾水電站引水隧洞施工中，發現洞前段存在高地溫問題，巖性為云母石英片巖夾石墨片巖，高地溫洞段集中在?3#?支洞下游，測得巖石溫度達?105?℃，為目前高地溫洞段之最（侯代平等，2013）。另外，新疆地區齊熱哈塔爾水電站引水隧洞為例,隧洞全長15.66km,最大埋深僅為1?800m,但地溫最大處卻達到了90℃,?另外，意大利化平寧隧道工程巖體溫度達到63.8℃，日本安房公路隨道埋深700m，地溫值就達到達77.5℃，在這種高溫高壓環境下,深部巖石表現出與淺部截然不同的力學特性，致使深部地下工程發生突發性工程地質災害的風險大。另外，地熱資源開發、礦山開采、煤層瓦斯的綜合利用、深層地下核廢料的儲存等，常涉及到高溫作用下巖石的力學特性。

在深埋高溫環境下，溫度壓力條件不僅影響著巖石的性質，而且對節理性質的影響更加重要。目前，由于受試驗儀器的限制，探究溫度對斷續節理性質影響的試驗較難開展。在常規巖石的直剪試驗、三軸剪切試驗中，不足在于1）常規直剪試驗由于試樣形狀為立方體，受配套設備限制，不能進行剪切過程的CT掃描、聲發射（AE）研究，同時立方體試樣不能放到溫度壓力室中進行高溫高壓條件下進行直剪試驗；2）三軸剪切試驗中雖然為圓柱狀試樣（直徑為50mm、高度為100mm），但是只能操作均質的巖石試樣，另外該儀器只能進行壓縮試驗，不能進行預制面的剪切破壞。尤其是此類試樣中無裂紋，不能進行斷續節理的剪切試驗，不能測定出含斷續節理的剪切面強度；3）目前已有的剪切試驗方法難以用在探究溫度對節理性質影響的試驗中。

發明內容

本發明的目的是為了克服以上不足，提供一種加工制作簡單，操作方便，實用性強，利用已有的巖石高溫三軸壓縮試驗設備能進行剪切試驗，并制作具有含斷續節理的固定剪切面、能夠在溫度壓力室提供的高溫高壓條件下進行對斷續節理剪切的巖石試樣；其不僅能快速、簡單的測量巖石、混凝土、以及不同溫度壓力條件下斷續節理的剪切強度，而且能結合試驗設備的配套裝置滿足剪切過程聲發射（AE）試驗、CT掃描試驗、探究溫度對節理性質的影響研究，滿足高溫三軸剪切試驗對試樣的要求，實現高溫下含斷續節理的巖石壓縮剪切試樣的制作及試驗方法。

本發明的目的是這樣來實現的：

本發明高溫下含斷續節理的巖石壓縮剪切試樣的制作及試驗方法，包括以下步驟：