[發明專利]一種模擬壩基近水平軟弱結構面強度弱化的方法

有效

• 申請號: 201910563669.4
• 申請日: 2019-06-26
• 公開（公告）號: CN110258436B
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 楊寶全;陳媛;陳建葉;董建華;張林;胡成秋;李朝國;羅敏;劉子安;張芮瑜
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: E02B1/02
• 分類號: E02B1/02
• 代理公司: 成都時譽知識產權代理事務所(普通合伙) 51250
• 代理人: 何悅

本發明公開了一種模擬壩基近水平軟弱結構面強度弱化的方法，包括以下步驟：S1.制備不同升溫降強相似材料；S2.對所述升溫降強相似材料進行升溫降強剪切試驗，求得所述升溫降強相似材料的升溫降強曲線的解析表達式；S3.使用地質力學模型材料模擬壩基，使用所述升溫降強相似材料模擬各軟弱結構面；S4.在若干所述升溫降強相似材料中布置升溫系統和溫度控制系統；S5.通過對若干所述升溫降強相似材料升溫的不同，獲得所述模型在不同區域的降強幅度。本發明達到了進行大范圍和高降強幅度試驗的效果。

技術領域

本發明涉及地質信息獲取領域，具體是一種模擬壩基近水平軟弱結構面強度弱化的方法。

背景技術

地質力學模型試驗有三種破壞試驗方法，即超載法、降強法(強度儲備法)和綜合法。其中，綜合法將超載法和降強法結合于一體，其既考慮到工程上可能遇到的突發洪水，又考慮到工程長期運行中巖體及軟弱結構面的力學參數在庫水作用下逐步降低的可能，獲取影響大壩穩定性的多種因素，因此更為符合工程實際。

但是在模型試驗中綜合法的實現必須以超載法和降強法的實現為前提，其中超載法通過逐步增大上游水荷載來進行試驗，在模型中容易實現；因此，實現綜合法的關鍵是在同一個模型中實現材料參數逐步降低的降強法。然而，傳統模型材料的共同特征是一旦配制好后，其材料力學參數就固定不變，因而不能模擬巖石及軟弱結構面力學性能降低的現象；若要實現降強法試驗，則只能用一個材料參數對應一個模型，導致試驗的工作量大、投資高和周期長，同時也不能保證試驗精度，因此難以滿足試驗研究的要求。

中國專利文獻CN201610016604.4，申請日20160108，專利名稱為：可模擬軟弱層面的地質溫敏材料及其制作方法、溫控系統，公開了一種可模擬軟弱層面的地質力學溫敏材料及其制作方法、溫控系統。所述材料包括按重量份計的以下組分：重晶石粉45-55份，水泥1.8-2.5份，水1-4份，46號廢液壓油1-5份，石蠟2-6份，橡膠粉0.5-2份。制作所述材料的方法為將重晶石粉、橡膠粉和水泥攪拌均勻，將石蠟、46號廢液壓油和水加入物料，攪拌均勻，并成型。所述的材料進行溫控實驗所用到的溫控系統，所述系統包括碳纖維加熱線、高精度溫控器、免破線T型接線端子、第一組導線、空氣開關和電源，多組所述碳纖維加熱線置于所述可模擬軟弱層面的地質力學溫敏材料內并通過并聯的方式連接在第一組導線上。

上述專利文獻通過所述地質溫敏材料和溫控系統模擬了軟弱層面的力學測試，但是從變溫曲線來看，所述地質溫敏材料在溫度超過40℃后，其抗剪強度不能繼續降低。因此，需要一種抗剪強度的降低幅度值超過50％的材料和與之配合的降強方法，以獲取大范圍的、高降強幅度的試驗結果。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種模擬壩基近水平軟弱結構面強度弱化的方法，以達到能夠進行大范圍和高降強幅度試驗的效果。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種模擬壩基近水平軟弱結構面強度弱化的方法，包括以下步驟：

S1.根據斷層結構面和軟弱夾層的不同制備若干不同的升溫降強相似材料，所述升溫降強相似材料的組分包括銅金屬箔、油脂、高分子材料小白球和薄膜；

S2.對若干所述升溫降強相似材料進行升溫降強剪切試驗，獲得若干所述升溫降強相似材料的升溫降強曲線，并求得若干所述升溫降強曲線的解析表達式；

S3.使用地質力學模型材料模擬壩基，使用若干所述升溫降強相似材料模擬各軟弱結構面；

S4.在若干所述升溫降強相似材料中布置升溫系統和溫度控制系統；

S5通過所述升溫系統和溫度控制系統對若干所述升溫降強相似材料升溫的不同，獲得不同的降強幅度。

通過上述技術方案，在試驗過程中通過升溫的辦法改變接觸面的摩擦形式，使其抗剪強度τ(f,c)逐步降低，從而用熱效應來產生力學效應的變化，達到了逐步降低材料力學參數的效果。