用于模擬充填型斷層破碎帶巖體的試驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及巖石力學(xué)試驗(yàn)方法，尤其涉及一種用于模擬充填型斷層破碎帶巖體的試驗(yàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]地殼巖層受力達(dá)到一定程度時(shí)會發(fā)生斷裂破壞，斷裂兩側(cè)巖層沿?cái)嗔衙娉霈F(xiàn)顯著地錯(cuò)位移動(dòng)，通常稱之為斷層構(gòu)造。受斷層構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，其斷裂面附近的巖體通常會伴隨著一系列嚴(yán)重的工程地質(zhì)問題，如節(jié)理裂隙發(fā)育、風(fēng)化及地下水發(fā)育等問題。在這些不利因素影響下，斷層面附近必然會出現(xiàn)一個(gè)整體強(qiáng)度較低、穩(wěn)定性較差的軟弱破碎帶。現(xiàn)有斷層地質(zhì)構(gòu)造研究表明，斷層構(gòu)造巖主要由上、下兩盤巖殼相互擠壓剪切作用形成，基本構(gòu)成要素包括破碎巖塊及巖塊間膠結(jié)料。其中，破碎巖塊為原巖受構(gòu)造應(yīng)力作用生成，膠結(jié)料為破碎巖塊間的后期侵入物隨年代的增加逐漸巖化成具有一定膠結(jié)強(qiáng)度的材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:為了實(shí)現(xiàn)對充填型斷層破碎帶巖體進(jìn)行模擬，本發(fā)明提供一種思路簡潔、邏輯清晰、步驟明了、操作簡單的用于模擬充填型斷層破碎帶巖體的試驗(yàn)方法。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:用于模擬充填型斷層破碎帶巖體的試驗(yàn)方法至少包括以下三個(gè)模擬過程:巖體擠壓破碎過程、碎肩泥漿侵入充填過程以及破碎帶巖體的二次沉積過程；
[0005]所述的巖體擠壓破碎過程用于模擬斷層形成過程中，完整巖體在地質(zhì)構(gòu)造作用下受到荷載發(fā)生自然破壞并形成斷層破碎帶的過程；取用要模擬的斷層破碎帶處的完整巖塊，用碎石機(jī)將完整巖塊進(jìn)行破碎，根據(jù)要模擬的斷層破碎帶處巖石的破碎程度挑選巖石塊體；
[0006]所述的碎肩泥漿侵入充填過程用于模擬斷層破碎巖體在地質(zhì)荷載下受到碎肩泥漿的壓力充填；將完整試塊破碎后形成的破碎塊體放入模具中，利用壓力機(jī)對模具中的破碎塊體加載至某恒定值，向模具中注入配制好的膠結(jié)漿液；使用的膠結(jié)材料種類有多種選擇，根據(jù)要模擬的斷層破碎帶的充填物的特性確定，壓力機(jī)的施加的荷載值根據(jù)要模擬的斷層破碎帶處的地應(yīng)力值確定；
[0007]所述的破碎帶巖體的二次沉積過程用于模擬斷層破碎帶受泥漿壓力侵入后再次固結(jié)的過程；在膠結(jié)漿液注入結(jié)束后保持壓力機(jī)荷載不變直至漿液凝固，試樣成型，接著進(jìn)行試樣養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)條件及時(shí)間因素根據(jù)要模擬的斷層破碎帶的固結(jié)情況確定。
[0008]進(jìn)一步的，在模擬巖體擠壓破碎過程中，選用的試塊必須是要模擬的斷層破碎帶處完整的未受切割的巖塊，根據(jù)要模擬的斷層破碎帶處巖石的破碎程度挑選破碎的巖石塊體。
[0009]進(jìn)一步的，碎肩泥漿侵入充填過程，對模具中的破碎塊體進(jìn)行加載及注膠結(jié)漿液的過程中需要利用一套加載、充填裝置，該裝置由模具、墊板、壓力設(shè)備以及注漿設(shè)備組成；加載、充填裝置中的墊板是一塊帶有預(yù)制中空注漿孔并與模具相匹配的鋼板，并且墊板一側(cè)可以外接注漿設(shè)備，加載、充填裝置可實(shí)現(xiàn)同時(shí)進(jìn)行加載和注膠結(jié)漿液。
[0010]進(jìn)一步的，使用的膠結(jié)漿液并不是唯一的，漿液的種類需要根據(jù)要模擬的充填型斷層破碎帶巖體的實(shí)際充填物的性質(zhì)確定。
[0011]進(jìn)一步的，注漿完畢后，試樣的養(yǎng)護(hù)條件和養(yǎng)護(hù)時(shí)間也是不唯一的，同樣要根據(jù)要模擬的充填型斷層破碎帶巖體實(shí)際的固結(jié)情況來確定。
[0012]具體試驗(yàn)步驟如下:
[0013]I)確定要模擬的充填型斷層破碎帶巖體，從破碎帶巖體周圍取完整的巖石塊體；用碎石機(jī)將完整巖塊進(jìn)行破碎，獲得現(xiàn)場巖塊在荷載作用下自然破碎后的破碎塊體，根據(jù)要模擬的斷層破碎帶處巖石的破碎程度挑選巖塊塊體；
[0014]2)將獲得的現(xiàn)場試樣在荷載作用下發(fā)生自然破碎的巖石塊體放入模具中，直至將模具堆滿；利用加載一充填裝置進(jìn)行注漿，用壓力機(jī)和特制墊板對堆滿破碎巖塊的模具進(jìn)行加載，根據(jù)要模擬的斷層破碎帶處的地應(yīng)力大小確定壓力機(jī)的荷載值，同時(shí)根據(jù)要模擬的充填型斷層破碎帶處充填物的性質(zhì)確定需要的膠結(jié)漿液；荷載穩(wěn)定后利用注漿設(shè)備通過特制墊板向模具內(nèi)注入配制好的膠結(jié)漿液，直至漿液充滿破碎巖塊的間隙；
[0015]3)膠結(jié)漿液注入結(jié)束后，保持壓力機(jī)荷載不變直至膠結(jié)漿液發(fā)生固結(jié)，模型成型；根據(jù)要模擬的充填型斷層破碎帶處泥漿壓力充填后的固結(jié)情況確定模型的養(yǎng)護(hù)條件及養(yǎng)護(hù)時(shí)間。
[0016]有益效果:由于采用了上述方案，本發(fā)明率先提出了一套完整的用于模擬充填型斷層破碎帶巖體的方法，為試驗(yàn)?zāi)M充填型斷層破碎帶巖體提供了一個(gè)新的思路。同時(shí)，在方法提出的過程中還設(shè)計(jì)了一種加載一充填裝置，從而實(shí)現(xiàn)了加載與充填注漿協(xié)同進(jìn)行，更加真實(shí)地還原了充填型斷層破碎帶巖體的形成過程，從而提高了模擬巖體與真實(shí)巖體的相似度，也說明了本方法的合理性與邏輯性。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的加載、充填裝置示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明加載、充填裝置的墊板示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]用于模擬充填型斷層破碎帶巖體的試驗(yàn)方法至少包括以下三個(gè)模擬過程:巖體擠壓破碎過程、碎肩泥漿侵入充填過程以及破碎帶巖體的二次沉積過程；
[0020]所述的巖體擠壓破碎過程用于模擬斷層形成過程中，完整巖體在地質(zhì)構(gòu)造作用下受到荷載發(fā)生自然破壞并形成斷層破碎帶的過程；取用要模擬的斷層破碎帶處的完整巖塊，用碎石機(jī)將完整巖塊進(jìn)行破碎，根據(jù)要模擬的斷層破碎帶處巖石的破碎程度挑選巖石塊體；
[0021]所述的碎肩泥漿侵入充填過程用于模擬斷層破碎巖體在地質(zhì)荷載下受到碎肩泥漿的壓力充填；將完整試塊破碎后形成的破碎巖塊塊體放入模具中，利用壓力機(jī)對模具中的破碎巖塊塊體加載至某恒定值，向模具中注入配制好的膠結(jié)漿液；使用的膠結(jié)材料種類有多種選擇，根據(jù)要模擬的斷層破碎帶的充填物的特性確定，壓力機(jī)的施加的荷載值根據(jù)要模擬的斷層破碎帶處的地應(yīng)力值確定；
[0022]所述的破碎帶巖體的二次沉積過程用于模擬斷層破碎帶受泥漿壓力侵入后再次固結(jié)的過程；在膠結(jié)漿液注入結(jié)束后保持壓力機(jī)荷載不變直至漿液凝固，試樣成型，接著進(jìn)行試樣養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)條件及時(shí)間因素根據(jù)要模擬的斷層破碎帶的固結(jié)情況確定。
[0023]進(jìn)一步的，在模擬巖體擠壓破碎過程中，選用的試塊必須是要模擬的斷層破碎帶處完整的未受切割的巖塊，根據(jù)要模擬的斷層破碎帶處巖石的破碎程度挑選破碎的巖石塊體。
[0024]進(jìn)一步的，碎肩泥漿侵入充填過程，對模具中的破碎塊體進(jìn)行加載及注膠結(jié)漿液的過程中需要利用一套加載、充填裝置，該裝置由模具、墊板、壓力設(shè)備以及注漿設(shè)備組成；加載、充填裝置中的墊板是一塊帶有預(yù)制中空注漿孔并與模具相匹配的鋼板，并且墊板一側(cè)可以外接注漿設(shè)備，加載、充填裝置可實(shí)現(xiàn)同時(shí)進(jìn)行加載和注膠結(jié)漿液。
[0025]進(jìn)一步的，使用的膠結(jié)漿液并不是唯一的，漿液的種類需要根據(jù)要模擬的充填型斷層破碎帶巖體的實(shí)際充填物的性質(zhì)確定。
[0026]進(jìn)一步的，注漿完畢后，試樣的養(yǎng)護(hù)條件和養(yǎng)護(hù)時(shí)間也是不唯一的，同樣要根據(jù)要模擬的充填型斷層破碎帶巖體實(shí)際的固結(jié)情況來確定。
[0027]具體試驗(yàn)步驟如下:
[0028]I)確定要模擬的充填型斷層破碎帶巖體，從破碎帶巖體周圍取完整的巖石塊體；用碎石機(jī)將完整巖塊進(jìn)行破碎，獲得現(xiàn)場巖塊在荷載作用下自然破碎后的破碎巖石塊體，根據(jù)要模擬的斷層破碎帶處巖石的破碎程度挑選巖塊；
[0029]2)將獲得的現(xiàn)場試樣在荷載作用下發(fā)生自然破碎的巖石塊體放入模具中，直至將模具堆滿；利用加載一充填裝置進(jìn)行注漿，用壓力機(jī)和特制墊板對堆滿破碎巖塊的模具進(jìn)行加載，根據(jù)要模擬的斷層破碎帶處的地應(yīng)力大小確定壓力機(jī)的荷載值，同時(shí)根據(jù)要模擬的充填型斷層破碎帶處充填物的性質(zhì)確定需要的膠結(jié)漿液；荷載穩(wěn)定后利用注漿設(shè)備通過特制墊板向模具內(nèi)注入配制好的膠結(jié)漿液，