一種巖石試驗(yàn)中的缺陷巖樣修補(bǔ)方法
【專利摘要】一種巖石試驗(yàn)中的缺陷巖樣修補(bǔ)方法，選取不可以再進(jìn)行剪切試驗(yàn)和劈裂試驗(yàn)的殘缺巖樣和尺寸不足的巖樣，并對(duì)所述巖樣進(jìn)行清理除灰；準(zhǔn)備K39水晶樹脂，在35℃-45℃內(nèi)(在溫水浴中進(jìn)行)，按如下重量比例配制：消泡劑0.2％-0.8％，促進(jìn)劑0.3％-0.5％，硬化劑0.6％-1％，根據(jù)需要稱好樹脂后，按重量比例進(jìn)行順序添加：促進(jìn)劑、硬化劑、消泡劑，且相隔20s左右進(jìn)行添加，必須攪拌均勻；把攪拌好的樹脂先倒入清理干凈并涂滿潤(rùn)滑油的模具內(nèi)，直到模具表面都沾滿樹脂后，將步驟1中所述缺陷的巖樣放入模具中，最后添加樹脂到預(yù)定的尺寸大小，等待其固化；在樹脂固化后1～2小時(shí)后取模，再對(duì)脫模后的巖樣進(jìn)行外表拋光處理。本發(fā)明減少對(duì)巖樣的批量采集和鉆樣，對(duì)鉆樣、施工過程中不完整不規(guī)則的巖樣提高利用率。
【專利說明】一種巖石試驗(yàn)中的缺陷巖樣修補(bǔ)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明一種巖石試驗(yàn)中的缺陷巖樣修補(bǔ)方法，用于巖石進(jìn)行劈裂和剪切試驗(yàn)前， 對(duì)選樣的缺陷問題進(jìn)行改造。

【背景技術(shù)】
[0002] 巖石的強(qiáng)度參數(shù)是巖石工程設(shè)計(jì)中的重要參數(shù)之一。拉伸破壞是巖石破壞的基 本形式之一，抗拉強(qiáng)度是巖石力學(xué)性質(zhì)的重要指標(biāo)，對(duì)地下工程設(shè)計(jì)、分析、計(jì)算有著重要 意義。由于直接拉伸法的巖石試件加工復(fù)雜，試驗(yàn)操作困難。因此，普遍采用間接拉伸試 驗(yàn)--劈裂法測(cè)定巖石抗拉強(qiáng)度。目前，在工程中最常用的巖石強(qiáng)度理論或巖石破壞準(zhǔn)則 仍是庫(kù)侖（Coulomb)準(zhǔn)貝丨』、摩爾（Mohr)準(zhǔn)則和Griffith準(zhǔn)則三種，其中最常用的巖石強(qiáng)度 參數(shù)之一為巖石內(nèi)摩擦角P和凝聚力C。這些參數(shù)可用巖石三軸試驗(yàn)和剪切試驗(yàn)兩種方法 測(cè)定。
[0003] 但是在進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)定的過程中會(huì)存在巖樣不足、操作出現(xiàn)巖樣缺陷和尺寸不足， 不同段巖體和地質(zhì)環(huán)境下的巖體導(dǎo)致的試驗(yàn)結(jié)果的離散型問題。因此，必須對(duì)上述常見問 題中巖樣進(jìn)行彌補(bǔ)與改進(jìn)。
[0004] 以往研究主要采用砂漿、石膏等填充，在實(shí)施過程中涉及水分參與滲透，使得砂漿 等隨水的滲透作用進(jìn)入巖石體內(nèi)部，這會(huì)嚴(yán)重影響數(shù)據(jù)的真實(shí)性。中國(guó)專利：《一種巖石試 樣的制作方法》，（申請(qǐng)?zhí)枺?01110002099. 5)公開的技術(shù)方案是：運(yùn)用巖樣碎塊進(jìn)行試塊制 作，但進(jìn)行剪切、劈裂和點(diǎn)荷載試驗(yàn)時(shí)，不能保證破壞面完全通過原巖巖塊，造成數(shù)據(jù)失真。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種巖石試驗(yàn)中的缺陷巖樣修補(bǔ)方法，基于工程試驗(yàn)進(jìn)行中的巖樣缺 失或者尺寸問題進(jìn)行改進(jìn)，減少對(duì)巖樣的批量采集和鉆樣，對(duì)鉆樣、施工過程中不完整不規(guī) 則的巖樣提高利用率。
[0006] 本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：
[0007] -種巖石試驗(yàn)中的缺陷巖樣修補(bǔ)方法，
[0008] 步驟一：選取不可以再進(jìn)行剪切試驗(yàn)和劈裂試驗(yàn)的殘缺巖樣和尺寸不足的巖樣， 并對(duì)所述巖樣進(jìn)行清理除灰；
[0009] 步驟二：
[0010] 準(zhǔn)備K39水晶樹脂；在35°C -45°c內(nèi)（在溫水浴中進(jìn)行），按如下重量比例配制： 消泡劑0. 2 % -0. 8 %，促進(jìn)劑0. 3 % -0. 5 %，硬化劑0. 6 % -1 %，根據(jù)需要稱好樹脂后，按重 量比例進(jìn)行順序添加：促進(jìn)劑、硬化劑、消泡劑，且相隔20s左右一邊攪拌一邊添加；
[0011] 步驟三：把攪拌好的樹脂先倒入清理干凈并涂滿潤(rùn)滑油的模具內(nèi)，直到模具表面 都沾滿樹脂后，將步驟1中所述缺陷的巖樣放入模具中，最后添加樹脂到預(yù)定的尺寸大小， 等待其固化；
[0012] 步驟四：在樹脂固化后1?2小時(shí)后取模，再對(duì)脫模后的巖樣進(jìn)行外表拋光處理；
[0013] 通過上述步驟完成對(duì)定向破壞類巖石的缺陷巖樣修補(bǔ)。
[0014] 對(duì)于劈裂試驗(yàn)，選取巖樣的過程中，充分利用同一個(gè)巖性和地質(zhì)環(huán)境下的巖體。對(duì) 于剪切試驗(yàn)，在同一根巖芯上適當(dāng)縮減巖樣長(zhǎng)度，然后用樹脂進(jìn)行批量填充。本發(fā)明一種巖 石試驗(yàn)中的缺陷巖樣修補(bǔ)方法，技術(shù)效果如下：
[0015] 1)、對(duì)于劈裂試驗(yàn)，采用樹脂填充殘缺巖樣，在保證不影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的情況下，減 少了對(duì)巖樣尺寸的要求。如：剪切實(shí)驗(yàn)中要求巖樣長(zhǎng)度為50_?？梢栽谔畛湟院笾恍枰?求有效剪切長(zhǎng)度控制在30mm左右時(shí)，就能滿足剪切要求。
[0016] 2)、可以在鉆取巖樣的過程中，充分利用同一個(gè)巖性和地質(zhì)環(huán)境下的巖體。對(duì)于剪 切試驗(yàn)，在同一根巖芯上適當(dāng)縮減巖樣長(zhǎng)度，然后用樹脂進(jìn)行批量填充?？梢灾谱鞒龈嗟?相同性質(zhì)的巖樣。減少了對(duì)巖樣尺寸的要求以后，在小范圍制樣的時(shí)候，對(duì)同樣長(zhǎng)度的巖樣 進(jìn)行密集制取，可以減小巖樣之間的離散型。
[0017] 3)、剪切試驗(yàn)過程中，對(duì)巖體的平整度要求是非常高的，通常試驗(yàn)前必須對(duì)巖體的 端部磨平。對(duì)硬度比較高的巖體進(jìn)行加工磨平時(shí)，會(huì)存在一定的難度。當(dāng)采用樹脂對(duì)端部 不規(guī)則巖樣進(jìn)行填補(bǔ)和加長(zhǎng)的過程中，可以控制保證初平，也容易進(jìn)行打磨加工。
[0018] 4)、雖然在進(jìn)行剪切試驗(yàn)的過程中，對(duì)待尺寸不足的巖樣的時(shí)候，會(huì)在試驗(yàn)基座底 部墊個(gè)鋼片，但是由于鋼片與巖樣之間并未完全粘結(jié)，剪切試驗(yàn)時(shí)容易產(chǎn)生錯(cuò)動(dòng)，從而對(duì)位 移的變形有很大的誤差。但是當(dāng)采用樹脂進(jìn)行完全粘結(jié)時(shí)，可以消除這個(gè)影響與誤差。
[0019] 5)、采用樹脂填充殘缺巖樣，方便了在鉆取巖芯的時(shí)候，在巖石原料不足的情況 下，即便鉆取的樣的兩側(cè)有缺陷。只要不影響巖樣的劈裂路徑的情況下，都能做到鉆取更多 的巖樣進(jìn)行劈裂試驗(yàn)。
[0020] 6)、要求界定原巖巖塊對(duì)應(yīng)的最低尺寸，在進(jìn)行剪切試驗(yàn)時(shí)，只需要很短的一部分 (主要剪切面），其余部分用樹脂填充就能保證試驗(yàn)的完成。要保證原巖巖塊面積大于或等 于剪切面，其厚度也應(yīng)保證剪切面不會(huì)超出其范圍。劈裂試驗(yàn)也可以不需要完整巖樣，保證 劈裂部分的巖體完整就能完成試驗(yàn)。

【具體實(shí)施方式】
[0021] -種巖石試驗(yàn)中的缺陷巖樣修補(bǔ)方法，包括以下步驟：
[0022] 步驟一：
[0023] 選擇在項(xiàng)目工程中，被認(rèn)為是不可以再進(jìn)行剪切試驗(yàn)和劈裂試驗(yàn)的殘缺巖樣和尺 寸不足的巖樣，并對(duì)該部分巖樣進(jìn)行清理除灰，為后續(xù)的制樣做準(zhǔn)備。
[0024] 步驟二：
[0025] 配對(duì)殘缺巖樣和尺寸不足的巖樣所需的樹脂。具體步驟為：①、佩帶一次性手 套；②、準(zhǔn)備無色透明的K39水晶樹脂、無色透明的消泡劑、無色透明的硬化劑、藍(lán)色的促 進(jìn)劑和針筒測(cè)量器；③、在35°C?45°C內(nèi)（在溫水浴中進(jìn)行）按如下比例配制：消泡劑 0.2% -0.8%，促進(jìn)劑0.3% -0.5%，硬化劑0.6% -1%。（其中的百分比按照K39水晶樹 脂的重量進(jìn)行配比）
[0026] 消泡劑：聚氧乙烯氧丙烯甘油；促進(jìn)劑：二甲基苯胺；硬化劑：過氧化二笨甲酰。
[0027] 模型制作好以后，養(yǎng)護(hù)環(huán)境溫度過低時(shí)，為加快硬化，硬化劑的添加量可提升 至1%左右，室內(nèi)養(yǎng)護(hù)溫度高時(shí)，由于硬化放熱防止開裂，硬化劑的含量就要降低一些，如 0. 6%即可；其他消泡劑與促進(jìn)劑等試劑含量保證中等百分比即滿足硬化要求。
[0028] 例如，用水晶樹脂制作完整巖樣（100mm*50mm)重量為220g，則需添加劑含量分別 為：
[0029] 促進(jìn)劑：220gX0.4%=0.88g
[0030] 硬化劑：220gX0. 8%= 1. 76g
[0031] 消泡劑：220gX0. 5%= 1. lg
[0032] 同理：根據(jù)巖樣缺陷程度，再稱好樹脂后，按上述重量比例進(jìn)行促進(jìn)劑、硬化劑、消 泡劑順序添加，相隔20s左右，攪拌一定要均勻?？梢员ＷC在于巖體鏈接的過程中，不會(huì)滲 入巖體影響巖體的強(qiáng)度，并且不會(huì)發(fā)生脫落而影響實(shí)驗(yàn)過程。
[0033] 步驟三：
[0034] 在模具中灌注樹脂，制作標(biāo)準(zhǔn)尺寸大小的試驗(yàn)巖樣。把攪拌好的樹脂先倒入一 些進(jìn)行過清理干凈、并且涂滿潤(rùn)滑油的模具內(nèi)，然后倒入模具表面都沾滿樹脂后，把有 缺陷的巖樣放入模具中，最后添加樹脂，到預(yù)定的尺寸大?。ㄆ渲袠?biāo)準(zhǔn)剪切尺寸一般為 50mm*50mm，剪切巖樣科根據(jù)具體試驗(yàn)方案進(jìn)行調(diào)節(jié)再按此方法進(jìn)行制作）后停止，等待其 固化。加入潤(rùn)滑油的作用是保證在脫模的過程中，避免樹脂與模具的密切結(jié)合，影響巖樣的 整體性。使得脫模也相對(duì)容易。
[0035] 步驟四：
[0036] 在樹脂固化后1?2個(gè)小時(shí)后，才能取模。再對(duì)脫模后的巖樣進(jìn)行外表拋光處理， 防止在結(jié)構(gòu)上對(duì)巖樣的強(qiáng)度的作用，影響后續(xù)的剪切試驗(yàn)和劈裂試驗(yàn)。對(duì)脫模后的巖樣周 邊處理干凈，避免樹脂的作用影響劈裂試驗(yàn)和剪切試驗(yàn)巖樣性質(zhì)的真實(shí)性。
[0037] 常規(guī)巖石剪切試驗(yàn)中，為獲得某部分巖體的抗剪強(qiáng)度，并減少由于不同部位和不 同深度產(chǎn)狀的巖石物理性質(zhì)的隨機(jī)性與離散型，最好使得進(jìn)行試驗(yàn)的巖樣性質(zhì)相差不大。 一方面減少離散型；另一方面在巖石巖樣較缺乏的情況下，可減少進(jìn)行試驗(yàn)的巖樣長(zhǎng)度，采 用上述的修補(bǔ)方法，使其標(biāo)準(zhǔn)化，而不影響試驗(yàn)結(jié)果。即對(duì)于剪切試驗(yàn)，選取巖樣的過程中， 充分利用同一個(gè)巖性和地質(zhì)環(huán)境下的巖體，并且對(duì)同一根巖芯上可適當(dāng)縮減巖樣長(zhǎng)度，得 到比較滿意的試驗(yàn)結(jié)果。
[0038] 對(duì)于劈裂試驗(yàn)，是為獲取巖石的抗拉強(qiáng)度。試驗(yàn)過程中劈裂時(shí)以巖樣的直徑斷面 進(jìn)行，實(shí)際受力作用也是這個(gè)斷面厚度?；诖?，采用上述修補(bǔ)的方法對(duì)部分表面不平整或 者有直接缺陷（如巖芯鉆孔后的殘留部分，但劈裂面完好）的巖石進(jìn)行試驗(yàn)，一方面可對(duì)巖 石的充分利用，另一方面可使得同一部分的巖體可進(jìn)行其他物理力學(xué)實(shí)驗(yàn)后，殘留部分用 來進(jìn)行抗拉試驗(yàn)，使得所試驗(yàn)巖體的數(shù)據(jù)真實(shí)性和可對(duì)比性。
【權(quán)利要求】
1. 一種巖石試驗(yàn)中的缺陷巖樣修補(bǔ)方法，其特征在于包括以下步驟： 步驟一：選取不可以再進(jìn)行剪切試驗(yàn)和劈裂試驗(yàn)的殘缺巖樣和尺寸不足的巖樣，并對(duì) 所述巖樣進(jìn)行清理除灰； 步驟二： 準(zhǔn)備水晶樹脂，根據(jù)需要稱好樹脂后，按重量比例進(jìn)行順序添加：促進(jìn)劑、硬化劑、消泡 齊[J，且一邊攪拌一邊添加； 步驟三：把攪拌好的樹脂先倒入清理干凈并涂滿潤(rùn)滑油的模具內(nèi)，直到模具表面都沾 滿樹脂后，將步驟1中所述缺陷的巖樣放入模具中，最后添加樹脂到預(yù)定的尺寸大小，等待 其固化； 步驟四：在樹脂固化后1?2小時(shí)后取模，再對(duì)脫模后的巖樣進(jìn)行外表拋光處理； 通過上述步驟完成缺陷巖樣修補(bǔ)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種巖石試驗(yàn)中的缺陷巖樣修補(bǔ)方法，其特征在于，對(duì)于劈裂 試驗(yàn)，選取巖樣的過程中，充分利用同一個(gè)巖性和地質(zhì)環(huán)境下的巖體。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種巖石試驗(yàn)中的缺陷巖樣修補(bǔ)方法，其特征在于，對(duì)于剪切 試驗(yàn)，在同一根巖芯上適當(dāng)縮減巖樣長(zhǎng)度，然后用樹脂進(jìn)行批量填充。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種巖石試驗(yàn)中的缺陷巖樣修補(bǔ)方法，其特征在于，在 35?45°C內(nèi)，按如下重量比例配制：消泡劑0.2% -0.8%，促進(jìn)劑0.3% -0.5%，硬化劑 0· 6%-1%。
【文檔編號(hào)】G01N1/28GK104280281SQ201410584233
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月27日
【發(fā)明者】劉杰, 胡靜, 李建林, 范留軍, 唐亮, 郭金龍, 湯天彩, 夏駿, 湯開宇 申請(qǐng)人:三峽大學(xué)