節理化巖體取樣方法
2023-06-23 04:17:51 3
專利名稱：節理化巖體取樣方法
技術領域：
本發明涉及一種巖體取樣方法，特別是一種節理化巖體取樣方法，在節理化巖體中獲取試驗用巖樣，為獲取完整裂隙網絡巖體試樣和在室內試驗進行巖體試驗的提供了基礎性的試驗手段，可以用於直接測定巖體的基本力學特性，並用於評價節理巖體中洞室的穩定性評價。
背景技術：
在漫長的地質演化過程中，完整的巖石受到各種各樣的構造地質作用，從而產生了各種軟弱結構面。而這些軟弱結構面的存在大大降低了巖石本身的強度，甚至直接控制了整個地下洞室的穩定性，如何在試驗室內獲取代表巖體基本物理力學特徵的巖樣，並對之進行相關的試驗測試，是亟需解決的問題。目前，室內試驗主要採用的巖樣基本都是完整巖石，對於巖體的室內試驗很少開展，即使進行含有裂隙的巖體試驗，也僅僅限於單條或者兩條的離散裂隙，並且僅僅限於小尺度巖體，無法獲得包含有完整裂隙網絡的大尺度巖體，導致對巖體的基本物理力學特性了解甚少，缺乏直接測試資料去評價在節理化巖體中開挖洞室的整體穩定性。
發明內容
本發明要解決的技術問題是針對上述存在的問題提供一種操作簡單方便的節理化巖體取樣方法，以避免取樣過程中巖樣受到擾動和損傷導致軟弱結構面張開，從而獲得包含有完整裂隙網絡且能夠正確反映巖體基本力學特性的巖體試樣。本發明所採用的技術方案是節理化巖體取樣方法，其特徵在於步驟如下
a、選址選定需要取樣的位置，並去除表面覆蓋層，直到巖體出露；
b、鑽孔利用鑽機的套鑽在選定取樣位置進行鑽進，形成僅底部與巖體連成一體的柱狀巖樣，並在鑽進的同時向巖樣與其周圍巖體所圍成的、寬度為5mm的筒狀套孔內注水；
C、保護將預製的壁厚為3mm、內徑略小於巖樣外徑的透明圓柱形PVC薄膜套筒加熱， 使之膨脹，然後將其同軸套設於巖樣外；
d、取樣待套筒冷卻後挖除巖樣周圍的巖體，並在套筒表面施加一組環向支撐，同時在巖樣頂部套上塑料泡沫避免在運輸途中對產生破壞，然後利用人工的方法，將巖樣底部切斷；巖樣取出後用塑料泡沫緊密包裹在巖樣周邊，杜絕與空氣的接觸，防止對其力學性能產生影響，並在巖樣底部同樣套上事先準備好的塑料泡沫，保護端部的完整性。在步驟b的注水過程中需保持巖樣處於靜水壓力狀態，其靜水壓力為Im水頭。本發明的有益效果是本發明在套鑽完成後，將預製的大約3mm厚的透明PVC薄膜套筒加熱使之膨脹，然後將其插入到套孔中，同軸包裹在巖樣周圍，待PVC套筒冷卻後將緊貼在巖樣上，並能對之施加一定的壓力，而不需要黏合劑，從而避免了後續取樣過程中巖樣受到擾動而導致軟弱結構面張開，進而保證了含有裂隙網絡的巖體試樣的完整性，為評價巖體的物理力學性質提供了可靠的依據。
圖1是本發明步驟a取樣定位的示意圖。圖2是本發明步驟b鑽孔和注水的示意圖。圖3是本發明步驟c安裝薄膜套筒的示意圖。圖4是本發明步驟d取樣並設置保護措施的示意圖。
具體實施例方式如圖1-圖4所示，本實施例的取樣步驟如下
a、選址首先選定需要取樣的位置，所選位置的巖體條件應該具有代表性，並且有利於鑽孔施工；然後去除表面覆蓋層，直到相對完整的巖體出露。b、鑽孔利用鑽機的套鑽(一種筒狀鑽具)在選定的取樣位置進行鑽進，同時在鑽進過程中通過鑽具(即前述套鑽，下同)內的空腔向鑽進所形成的筒狀套孔2內注水，以保證套孔2內適當的水循環，水壓力通常採用Im的水頭，以方便鑽孔和衝刷掉周圍鬆動的巖體， 並將鑽孔產生的泥沙衝洗到巖體的外部。鑽進深度達到要求時，在巖體內形成一柱狀巖樣 1，此時將鑽具從套孔2內退出，並將巖樣1留在原地，即該巖樣僅底部仍與巖體連成一體， 同時停止向套孔2內注水；鑽進過程中所形成的套孔2的寬度為5mm，即巖樣1圓周表面距離周圍巖體的距離為5mm。鑽進過程中，套鑽必須保持穩定，直到能夠相對位於其中的巖樣 1光滑地轉動；同時在注水過程中，最好能使巖樣1處於靜水壓力狀態，以保證巖樣1沒有破裂損傷產生。C、保護巖樣將預製的壁厚為3mm、內徑略小於巖樣1外徑(相差約5mm左右)的透明圓柱形PVC薄膜套筒3加熱(本例中利用70-90° C的熱水對其進行加熱)，使之膨脹，然後將其插入套孔2中，同軸套設於巖樣1外；待薄膜套筒3冷卻便緊貼巖樣1，與周圍巖體隔離，並能夠在巖樣1周圍施加一定的壓力確保巖樣1保持完整，最大限度的減小外部擾動隊巖樣1產生的影響。d、取樣挖除巖樣1周圍的巖體，並在套筒3表面施加一組環向支撐4，該環向支撐應當整段巖樣為對象進行布置，而不能僅僅在巖樣1的某一段範圍內施加環向支撐4，為巖樣1提供更好的保護措施，但要避免施加過高的壓力而壓壞巖樣1 ；同時在巖樣1頂部套上塑料泡沫以防與空氣接觸影響其力學性能，並且由於巖樣端部比較脆弱，更容易在運輸和加工過程中產生不必要的破裂，因此必須重點保護，採用塑料泡沫包裹後可以有效避免巖樣1在運輸途中產生破壞；然後利用人工的方法，最好能夠沿軟弱結構面將巖樣1底部切斷，使巖樣1與巖體完全分離；巖樣1取出後用塑料泡沫緊密包裹在套筒3和環向支撐4外， 杜絕巖樣1與空氣的接觸，防止對其力學性能產生影響，進而影響試驗結果，同時作為附加措施附加保護巖樣的完整性；最後在巖樣1底部同樣套上事先準備好的塑料泡沫，保護端部的完整性。
權利要求
1.一種節理化巖體取樣方法，其特徵在於步驟如下a、選址選定需要取樣的位置，並去除表面覆蓋層，直到巖體出露；b、鑽孔利用鑽機的套鑽在選定取樣位置進行鑽進，形成僅底部與巖體連成一體的柱狀巖樣(1)，並在鑽進的同時向巖樣(1)與其周圍巖體所圍成的、寬度為5mm的筒狀套孔(2) 內注水；C、保護將預製的壁厚為3mm、內徑略小於巖樣(1)外徑的透明圓柱形PVC薄膜套筒 (3)加熱，使之膨脹，然後將其同軸套設於巖樣(1)外；d、取樣待套筒(3)冷卻後挖除巖樣(1)周圍的巖體，並在套筒(3)表面施加一組環向支撐(4)，同時在巖樣(1)頂部套上塑料泡沫避免在運輸途中對產生破壞，然後利用人工的方法，將巖樣(1)底部切斷；巖樣(1)取出後用塑料泡沫緊密包裹在巖樣(1)周邊，杜絕與空氣的接觸，防止對其力學性能產生影響，並在巖樣(1)底部同樣套上事先準備好的塑料泡沫，保護端部的完整性。
2.根據權利要求1所述的節理化巖體取樣方法，其特徵在於在步驟b的注水過程中需保持巖樣(1)處於靜水壓力狀態，其靜水壓力為Im水頭。
全文摘要
本發明涉及一種節理化巖體取樣方法。本發明的目的是提供一種操作簡單方便的節理化巖體取樣方法，以避免取樣過程中巖樣受到擾動和損傷導致軟弱結構面張開，從而獲得包含有完整裂隙網絡且能夠正確反映巖體基本力學特性的巖體試樣。本發明的技術方案是節理化巖體取樣方法，其特徵在於步驟如下a、選址；b、鑽孔；c、保護；d、取樣。本發明適用於直接測定巖體的基本力學特性，並用於評價節理巖體中洞室的穩定性評價。
文檔編號G01N1/08GK102445362SQ20111029843
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月28日 優先權日2011年9月28日
發明者劉寧, 張春生 申請人:中國水電顧問集團華東勘測設計研究院