一种在类岩石相似材料试件中预制粗糙裂隙的方法

摘要

一种在类岩石相似材料试件中预制粗糙裂隙的方法，属于岩石力学实验方法。具体步骤：首先加工岩石试件，利用试验机进行破坏试验得到含单一粗糙贯穿裂隙的破裂岩石试件；然后用柔性耐高温卷材包裹破裂岩石试件，在高温条件下将液态复型材料注满粗糙裂隙，并自然冷却；去除柔性耐高温卷材，得到复型材料裂隙片，并用三维激光扫描仪将其表面形貌特征数值化；将复型材料裂隙片固定试样加工模具中，然后注入可流动的类岩石相似材料；相似材料试件硬化后，脱模并加高温使复型材料裂隙片熔化流出，冷却后得到含粗糙节理的类岩石材料试样。本方法具有工序简单、成本低廉、可重复性好、精度高的特点，在岩石结构面物理力学特性试验中具有广阔的应用前景。

主权项

一种在类岩石相似材料试件中预制粗糙裂隙的方法，其特征是：该方法包括以下步骤：a. 用取芯机或割石机及磨石机加工岩石试件；b. 采用不同试验方法对岩石试件进行破坏试验，在试件内部形成单一贯穿粗糙裂隙，并对裂隙表面进行清洗，去掉碎块和岩屑；所述的不同试验方法为巴西劈裂方法、直接剪切方法、楔形剪切方法和单轴压缩方法；c. 用柔性耐高温卷材包裹破裂试件，贯穿裂隙保留一定张开度，柔性耐高温卷材预留缺口，缺口范围内必须包含一定迹长的裂隙；d. 将复型材料高温加热变为液态，并在高温环境下将流动性较好的液态复型材料注入并充满整条贯穿裂隙，然后常温下自然冷却；e. 复型材料凝固后，去除柔性耐高温卷材，将复型材料裂隙片取出，该复型材料裂隙片再现了破裂岩样贯穿裂隙表面的形貌特征；f. 采用三维激光扫描仪对复型材料裂隙片表面进行扫描测试，通过相关软件将粗糙裂隙表面的形貌特征数值化；g. 根据下一步岩石裂隙试验的要求，重复上述c~f步骤，制作一定数量的复型材料裂隙片，并通过裂隙表面形貌特征的对比分析验证各裂隙片间的相似程度及误差；h. 将裂隙片固定在类岩石材料试样加工模具中，然后将流动态类岩石相似材料注入模具中；i. 流动类岩石相似材料试件硬化后，脱模，对于完全贯穿试件的裂隙片可以直接取出硬化后试件中的裂隙片；j. 部分贯穿试件的裂隙片难以直接取出，可将试件放入高温炉中，在一定温度条件下将裂隙片熔化为液态后流出来，然后将试件在常温条件下自然冷却。