一种荧光示踪泥质岩崩解动态过程显示方法

专利检索2025-08-01  14


本发明涉及一种荧光示踪泥质岩崩解动态过程显示方法,属于地质工程。


背景技术:

1、近年来随着我国铁路的高速发展,泥质岩对铁路运营的安全性影响受到专家学者持续关注。泥岩含有较多的黏土矿物,这些强亲水矿物使得泥岩具有强度低、水敏性强、遇水极易软化和崩解的工程特性。铁路修建不可避免破坏了岩体的自然状态及应力条件,打破原有的地下水平衡,加之地下水和雨水的渗透及蒸发,从而改变了岩体的平衡状态,被动进入干湿循环,造成工程岩体遇水膨胀,失水收缩的特性。在铁路修建及运行中,路基上拱、边坡失稳、隧道病害等一系列工程地质问题屡见不鲜,导致列车时速降低,铁路运营受阻,很大程度上的影响了铁路的正常施工和安全运营等,造成诸多不便。此外,铁路修建对路基膨胀变形也具有一定要求,尤其是无砟轨道要求更为严格,一般不超过4mm。所以泥质粉砂岩和粉砂质泥岩遇水后的工程特性及裂隙演化规律,具有重要研究意义。

2、分析原状岩样由于含水率的变化对岩体结构及其工程性质的影响;设计宏观崩解试验,研究岩样宏观崩解性及溶液迁移渗透路线,在水的作用下,微裂隙、微裂纹发育,岩体内部孔隙联汇贯通,最终导致岩体表面产生宏观裂隙,岩体发生变形、破裂,物理力学性质发生改变,造成岩体劣化现象。分析岩体裂隙发育规律。从而判断岩体损伤规律,为工程提供参考。

3、现有的实验技术方法中,不能直观的反应水在岩体内部裂隙中的渗透路线,在水的作用下微裂隙的发展贯通不能直观的反应出来。

4、因此,有必要设计一种荧光示踪泥质岩崩解动态过程显示方法,观测水在岩石中的运动的滴水实验方法,形象直观的观测水在岩体中的迁移和扩散。


技术实现思路

1、为了克服现有技术中存在的缺陷,本发明旨在提供一种荧光示踪泥质岩崩解动态过程显示方法。

2、本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是:一种荧光示踪泥质岩崩解动态过程显示方法,包括以下步骤:

3、s10、对待观测的岩石试样进行滴水实验,其水中添加荧光剂;

4、s20、用外接摄像头对岩石试样进行360°实时记录滴水实验过程,获得实时记录数据;

5、s30、根据实时记录数据绘制表面溶液扩散示意图;

6、s40、根据绘制出的表面溶液扩散示意图,判断上表面与侧表面岩石试样裂隙贯通情况;

7、s50、利用image-pro plus软件对实时记录数据进行定量化处理,获得溶液扩散面积随时间变化关系;

8、s60、根据溶液扩散面积随时间变化关系绘制上表面扩散面积随时间变化曲线以及侧表面扩散面积随时间变化曲线;

9、s70、根据实时记录数据分别对上表面和侧表面进行溶液扩散速率随时间变化关系进行分析;

10、s80、根据实时记录数据分别分析上表面和侧表面溶液扩散平均直径随时间变化关系以及溶液扩散平均圆形度变化趋势;

11、s90、根据上述分析结果得出溶液在岩体中的迁移及扩散情况,以及定性定量分析泥质粉砂岩及粉砂质泥岩裂隙发育规律。

12、s100、将滴水试验全过程视频转换为快速播放gif动图,动态展示泥质岩遇水裂隙发育及动态崩解过程。

13、进一步的技术方案是,所述步骤s10中荧光剂与水按照1:10的比例混合。

14、进一步的技术方案是,所述步骤s10中滴水实验过程包括:取有待观测的岩石试样,放置于旋转台上,在暗室环境下,将荧光探测灯和外接摄像头正对岩土试样;其中确定岩石试样接受滴水一面为上表面,其余面为侧表面。

15、进一步的技术方案是,所述岩石试样的尺寸为70mm×70mm×70mm。

16、进一步的技术方案是,所述滴水实验的温度为25±2℃;滴水速度为1.5min/滴。

17、进一步的技术方案是,所述步骤s50中泥质粉砂岩以0-300min作为数据统计界限,粉砂质泥岩以0-420min作为数据统计界限。

18、本发明具有以下有益效果:

19、1、实验效果显著。能直观的反映出不同时间节点岩石试样上表面和侧表面的扩散面积和扩散速度;亦能直观反映出岩石试样内部裂隙是否贯通。

20、2、设施投入低。不需要复杂的设备设施,所采用的材料市面易获取,占地面积小。

21、3、实验操作弹性大。根据不同的滴水速度、不同的旋转速度等,可以有不同的直观反映。

22、4、适用范围广。对于各种岩土试件都可以采用。

23、5、实验效果好。荧光液体在岩体内追踪效果最好,且荧光剂粉末本身对岩体不产生劣化作用,只起到追踪作用荧光示踪。



技术特征:

1.一种荧光示踪泥质岩崩解动态过程显示方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种荧光示踪泥质岩崩解动态过程显示方法,其特征在于,所述步骤s10中荧光剂与水按照1:10的比例混合。

3.根据权利要求1所述的一种荧光示踪泥质岩崩解动态过程显示方法,其特征在于,所述步骤s10中滴水实验过程包括:取有待观测的岩石试样,放置于旋转台上,在暗室环境下,将荧光探测灯和外接摄像头正对岩土试样;其中确定岩石试样接受滴水一面为上表面,其余面为侧表面。

4.根据权利要求3所述的一种荧光示踪泥质岩崩解动态过程显示方法,其特征在于,所述岩石试样的尺寸为70mm×70mm×70mm。

5.根据权利要求3所述的一种荧光示踪泥质岩崩解动态过程显示方法,其特征在于,所述滴水实验的温度为25±2℃;滴水速度为1.5min/滴。

6.根据权利要求1所述的一种荧光示踪泥质岩崩解动态过程显示方法,其特征在于,所述步骤s50中泥质粉砂岩以0-300min作为数据统计界限,粉砂质泥岩以0-420min作为数据统计界限。


技术总结
本发明公开了一种荧光示踪泥质岩崩解动态过程显示方法,对待观测的岩石试样进行滴水实验,获得实时记录数据;根据实时记录数据绘制表面溶液扩散示意图;对实时数据进行定量化处理,获得溶液扩散面积随时间变化关系;根据溶液扩散面积随时间变化关系绘制上表面扩散面积随时间变化曲线以及侧表面扩散面积随时间变化曲线;根据实时记录数据分别分析上表面和侧表面溶液扩散平均直径随时间变化关系以及溶液扩散平均圆形度变化趋势;得出溶液在岩体中的迁移及扩散情况,以及定性定量分析泥质粉砂岩及粉砂质泥岩裂隙发育规律及动态崩解过程。本发明具有实验效果直观、设施投入低、实验操作弹性大、适用范围广、实验效果好等优点。

技术研发人员:王世明,彭永良,黄勇,朱成绮,李赛,李孟虞
受保护的技术使用者:西南交通大学
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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