柱状节理玄武岩原状岩芯制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109632369A(43)申请公布日2019.04.16(21)申请号201811501919.3(22)申请日2018.12.10(71)申请人中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司地址310014浙江省杭州市潮王路22号(72)发明人刘宁陈建林石安池褚卫江陈平志(74)专利代理机构浙江杭州金通专利事务所有限公司33100代理人刘晓春(51)Int.Cl.G01N1/08(2006.01)G01N1/32(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图5页(54)发明名称柱状节理玄武岩原状岩芯制备方法(57)摘要本发明提供了一种柱状节理玄武岩原状岩芯制备方法，包括以下步骤：（1）在现场选取柱状节理与地下水同时发育地区，开挖取样洞；（2）冻结施工；（3）取样；（4）化学侵蚀；（5）岩芯制备。本发明充分利用玄武岩本身的组成成分与高温敏感性，采用冻结法确保了获得大尺度柱状节理岩体，有效保留了内部初始结构特征；同时，采用化学方法代替物理方法对节理面进行弱化，避免了对岩体造成扰动损伤，本发明能有效减少对岩芯的冲击扰动，最大程度地保证了获取原状岩芯。CN109632369ACN109632369A权利要求书1/1页1.柱状节理玄武岩原状岩芯制备方法，其特征在于包括以下步骤：（1）在现场选取柱状节理与地下水同时发育地区，开挖取样洞；取样洞底板岩体的地层天然水含量大于10%，且地下水流动或渗透速度小于10m/d；（2）冻结施工在取样洞底板选取取样区，取样区内具有取样柱状节理玄武岩，取样区的轮廓靠近取样柱状节理玄武岩，在取样区的周边环形布置钻孔，钻孔距离取样区1~1.5m，钻孔深度超过取样岩体的深度1~2m；钻孔孔口密封隔热，在钻孔中布置换热钢管，将冷却盐水在换热钢管中进行循环，吸收取样区范围内岩体的热量，直至将使岩体温度降至-10℃以下，取样岩体冷冻形成完整体；（3）取样沿钻孔进行切割，将钻孔围绕的区域切割下来，切割下来的样品含有取样柱状节理岩体，并放入冷藏箱保存，运至试验室；（4）化学侵蚀在切割下来的样品中的柱体交界面处压入氢氟酸，将切割下来的样品放入高温容器中，温度稳定在200~240℃，反应一段时间，交界面物质转换为四氯化硅气体和水；（5）岩芯制备取出后放置在常温环境下，交界面处由于受到氢氟酸的腐蚀，已经变得非常脆弱，轻轻敲击切割，即可获得未受扰动的多边形长柱体；对多边形长柱体进行套钻取芯，便可获得原状岩芯。2.如权利要求1所述的柱状节理玄武岩原状岩芯制备方法，其特征在于步骤（2）中钻孔孔距0.4-0.6m，钻孔直径20~30mm。3.如权利要求1所述的柱状节理玄武岩原状岩芯制备方法，其特征在于步骤（4）中在柱体交界面处压入氢氟酸时施加的压力大约为0.08-0.11MPa。4.如权利要求1所述的柱状节理玄武岩原状岩芯制备方法，其特征在于步骤（5）中套钻直径根据试验需要确定，一般为50~100cm。2CN109632369A说明书1/4页柱状节理玄武岩原状岩芯制备方法技术领域[0001]本发明涉及柱状节理玄武岩地区建设的岩土工程，包括地下洞室、边坡、隧洞（道）、坝基等，可以应用于水利、水电、交通、矿山、核废料储存、地下实验室等对围岩条件有较高要求的岩土工程领域。背景技术[0002]玄武岩具有坚硬、较完整、抗风化能力强、强度高的特点。然而玄武岩中普遍发育柱状节理。柱状节理岩体作为一种特殊的结构性岩体，由于柱状节理构造的存在，其力学行为表现出典型的各向异性、不连续和非均质性，导致岩体质量等级的降低,严重影响岩土工程的设计施工。[0003]柱状节理构造是常见于火山熔岩中的一种呈规则或不规则柱状形态的原生张性破裂构造，多见于玄武岩中，有时在中酸性熔岩、熔结凝灰岩、潜火山岩、基性岩脉中也可见到。它的形态往往呈一种规则的多边形长柱体，包括四方、五方、六方棱柱体形态,柱体垂直于熔岩层的层面。例如在白鹤滩水电站坝址区的11层玄武岩层中，柱体断面主要以五边形及不规则四边形为主，柱体长度一般1～3m，部分柱体较长，达5m。柱状节理面宽度一般13～25cm，部分柱体柱面较宽，达50～120cm。柱面大多起伏，较粗糙，部分柱体柱面不完整，柱体扭曲。[0004]柱状节理主要是由于熔岩在冷却收缩过程中，受到种种内外因素诸如熔岩物质的均一性、岩石的结构与构造、岩浆的粘度、岩浆的冷却温度及其变化、岩浆的冷却速度及冷却的均匀性、岩体产状，古地貌与古气候条件以及平坦的冷凝面与足够的岩流厚度等的综合影响，由一定应力作用方式所导致的张性破裂变形的产物。[0005]岩体真实的力学特性是大型岩体工程论证和设计的关键科学与技术问题，也是岩体力学与工程的重要研究课题之一。但是由于柱状节理的存在，导致在现场很