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一种含有软弱夹层且厚度可调及刚性约束的结构面试样的制作方法

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2022-11-07 17:54:33

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 江苏天沃 | 2022-11-07 17:54:33

一种含有软弱夹层且厚度可调及刚性约束的结构面试样的制作方法,包括以下步骤:(1)选择结构面面板形态;(2)底板放置;(3)安装前侧板和后侧板;(4)安装右侧板;(5)安装软弱夹层底部约束板;(6)安装软弱夹层前后侧约束板;(7)安装固定结构面面板;(8)安装软弱夹层顶部约束板;(9)确定软弱夹层厚度;(10)安装可移动结构面面板;(11)安装左侧板;(12)涂脱模剂;(12)浇筑试样中的岩石模拟材料;(13)振捣密实及抹平处理;(14)拆除结构面面板;(15)浇筑试样中的软弱夹层材料;(16)振捣密实及抹平处理;(17)拆模;(18)养护。本发明软弱夹层的铺设方便,软弱夹层约束与现场一致。

结构面对工程中岩体稳定性有着控制性的影响,尤其是含有软弱夹层的软弱 结构面。软弱结构面是岩体中具有一定厚度的软弱带,与相邻两侧的岩体相比具 有高压缩、低强度等特征,其通常控制着岩体的变形及稳定性。在实际的工程项 目中,往往是由于软弱夹层的存在导致事故频发,造成了严重的生命财产损失, 因此,通过直剪试验获得含软弱夹层结构面力学特性方面研究就显得尤为重要。本发明涉及直剪试验结构面模型制作模具的技术领域,尤其是含有软弱夹层 且厚度可调及刚性约束的结构面试样的制作方法。为了能够满足含有软弱夹层的结构面模型室内直剪试验的要求,本发明提供 了一种含有软弱夹层且厚度可调及刚性约束的结构面试样的制作方法,能解决软弱 夹层的铺设困难、软弱夹层厚度难以调节以及软弱夹层约束与现场不一致的问题, 且在直剪试验过程中能够实现先压缩再剪切的试验条件。

获取含软弱夹层的岩体结构面试样通常有野外现场取样和室内制作两种手 段。野外现场获取含有软弱夹层的原岩结构面试样时存在如下不足:1)软弱夹层 易扰动,难以获得与现场所处状态相一致的含有软弱夹层的原岩体结构面试样;2) 现场难以获取与含软弱夹层的原岩结构面性质近似一致的多组试样,无法通过多 组试样的直剪试验获得结构面力学指标;3)现场取样存在难度大、费用高、取样 周期长、风险高等不足。因此,室内制作成为获取含软弱夹层岩体结构面试样的 重要方法。

为了获得与现场相一致的含有软弱夹层岩体结构面试样,在室内试样制作时 需要有以下3个方面来保持试样测试的可靠性:1)与现场条件相同的软弱夹层厚 度;2)与现场相一致的软弱夹层约束条件;3)可实现试样先压缩后剪切的试验 条件。通常室内含有软弱夹层岩体结构面试样制作步骤是先制作出岩体结构面模 型试样,然后再进行软弱夹层的铺设,在制作过程中不但存在夹层铺设困难、厚 度难以调节的问题,而且软弱夹层的约束方式常采用蜡封法,难以与现场的约束 方法相一致,且压缩过程和剪切过程中难以保持与现场相一致的受力状态。

罗战友,男,1974年12月出生。博士后、二级教授、硕士生导师。享受国务院政府特殊津贴,入选教育部新世纪优秀人才支持计划,浙江省中青年突出贡献专家,浙江省新世纪151人才重点层次和第一层次,浙江省高校中青年学科带头人,浙江省优秀博士后,浙江省首届“十佳”青年教师。国家自然科学基金评委,浙江省岩土力学与工程学会副理事长兼秘书长。省级土木工程一流学科及硕士学位点的负责人。主要从事隧道工程、城市地铁及地下空间开发技术、岩土工程等方面的教学科研等工作。主持和承担纵向科研项目20余项,其中:国家重大仪器专项1项、国家自然科学基金4项,中国博士后基金1项,省部级基金6项。在国内外学术期刊上发表论文100余篇,授权发明专利60余项。获国家科技发明奖二等奖1项,省部级奖励15项。

本发明的有益效果主要表现在:

(1)能够针对不同的结构面选择所需要的结构面形态来完成结构面模型的 制作。

(2)岩石结构面与软弱夹层共同在模具中制作成型,实现了岩石结构面试样 制作与软弱夹层一体化制作。

(3)能够根据现场实测软弱夹层的厚度来实现不同软弱夹层厚度的模型试 样制作。

(4)本发明所采用含有软弱夹层且厚度可调及刚性约束的结构面模型制作 模具制作而成的含有软弱夹层的结构面模型试样可实现在压缩过程中完全刚性约 束,防止软弱夹层挤出;在剪切过程中,试样在剪切方向能够自由剪切,另外两 侧具有刚性约束。

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