一种用于研究剪切全过程岩石节理面形貌演化的试验方法

摘要

本发明涉及一种用于研究剪切全过程岩石节理面形貌演化的试验方法，该方法通过使用人工岩石材料复制岩石节理面得到多组具有完全相同表面形貌的节理试样，试验前对所有节理试样进行扫描获得节理面初始形貌数据；进行一组节理剪切试验获得完整的节理剪切位移—剪切应力试验曲线；在后续研究过程中，选取不同的节理剪切应力状态对应的剪切位移，进行多组节理剪切试验，各组试验在不同的剪切位移处停止，再对各组试验后的节理面形貌数据进行扫描，与试验前各试样形貌数据对比便可以获得节理剪切过程中的形貌演化数据。与现有技术相比，本发明方法简单便捷、试验结果更加真实准确，且可重复性好，适用范围广，具有很好的应用前景。

主权项

一种用于研究剪切全过程岩石节理面形貌演化的试验方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：(1)硅胶节理试样的制备：选取天然岩石节理面，经切割后，放入钢模中，在天然岩石节理表面及钢模内侧面均匀涂刷脱模剂；将模具硅胶与固化剂混合，搅拌均匀，形成胶体，并置于容器中，抽真空，除去胶体内的气泡；随后将抽真空后的胶体均匀浇筑在天然岩石节理的上表面，静置，脱模，即制得硅胶节理试样；(2)浇筑α高强石膏节理试样下半部分和α高强石膏节理试样上半部分：(2‑1)将制得的硅胶节理试样置于钢模中，在硅胶节理试样表面及钢模内侧面上均匀涂刷脱模剂，将α高强石膏和水放入搅拌器中，均匀搅拌2‑3min，迅速均匀浇筑在硅胶节理试样的上表面，并震动1‑2min至表面不再有气泡溢出，静置，脱模，即制得α高强石膏节理试样下半部分；(2‑2)将制得的α高强石膏节理试样下半部分置于钢模中，在α高强石膏节理试样下半部分表面及钢模内侧面上均匀涂刷脱模剂，将α高强石膏和水放入搅拌器中，均匀搅拌2‑3min，迅速均匀浇筑在α高强石膏节理试样下半部分的上表面，并震动1‑2min至表面不再有气泡溢出，静置，脱模，即制得α高强石膏节理试样上半部分，所述的α高强石膏节理试样下半部分与α高强石膏节理试样上半部分为一组偶合石膏节理试样；(2‑3)重复步骤(2‑1)、(2‑2)，制得多组具有完全相同表面形貌的偶合石膏节理试样；(3)节理表面形貌数据采集：分别在α高强石膏节理试样下半部分、α高强石膏节理试样上半部分的侧面粘贴标志点A、标志点B，运用三维表面形貌仪对所有α高强石膏节理试样下半部分、α高强石膏节理试样上半部分的表面进行测量，获得剪切试验前节理表面形貌数据；再将各α高强石膏节理试样下半部分与相应的α高强石膏节理试样上半部分偶合对齐，运用三维表面形貌仪对各组石膏节理试样进行整体扫描，获得初始偶合状态下各组石膏节理试样的组合数据；(4)进行一组节理剪切试验，获得完整的节理剪切位移‑‑剪切应力试验曲线；(5)在步骤(4)所获得的完整的节理剪切位移‑‑剪切应力试验曲线上，选取不同的节理剪切应力状态对应的剪切位移，进行后续节理剪切试验；(6)利用各组石膏节理试样中粘贴的标志点A、标志点B，将不同剪切位移下剪切试验后各组石膏节理试样形貌数据与试验前的形貌数据进行对比，获得剪切过程中节理表面破坏区域的变化过程；(7)利用各组石膏节理试样中粘贴的标志点A、标志点B，将剪切试验后各组的α高强石膏节理试样下半部分和α高强石膏节理试样上半部分的形貌数据与各组在初始偶合状态下的组合数据对齐，再利用各组试验的法向位移、水平位移将各组的α高强石膏节理试样下半部分和α高强石膏节理试样上半部分的形貌数据错动，获得节理剪切过程中节理空腔的变化过程。