本发明涉及岩体工程，特别是涉及一种配制含内部裂隙缺陷类岩石材料的方法及应用。
背景技术：
1、天然岩体中存在着各种各样的缺陷，这些缺陷的存在对岩体工程安全建设带来了严重的威胁。为此，国内外学者针对含缺陷岩体展开了大量的研究。研究过程中，学者们发现，天然岩体具有高离散性，偏导了试验结果的准确性。因此，为了降低天然岩体高离散性带来的试验误差，部分学者们选择了人工配制的类岩石材料来研究缺陷岩体裂纹扩展规律及破坏失稳机理，并通过相应的理论分析及模拟反演验证了该方法的准确性。
2、现有含缺陷岩石破坏规律及机理研究中，学者们已经开展了预制贯通裂隙、表面非贯通裂隙、孔洞、贯通裂隙组、表面非贯通裂隙组等方面的研究，并取得了良好的成果。岩体中除存在以上种类裂隙外，还存在着内部裂隙。然而由于岩体的非透明性，内部岩体裂隙的位置很难确定，这给岩体工程的施工带来的巨大的安全隐患。
3、曾有学者尝试着研究透明材料来代替岩石材料，预埋与透明材料力学性质差异明显的软弱介质代替内部裂隙来研究内部裂隙扩展规律及破坏失稳机理。但是，由于透明材料与岩石材料力学性质存在明显差异，内部软弱介质与实际裂隙性质迥异，进而导致实验结果与实际现象存在明显差别。
4、同时，也有学者选择在类岩石材料中通过石蜡制造内部裂隙。利用高温将石蜡融化成液体，进而形成内部裂隙。然而，当温度恢复至常温时，石蜡再次凝固并填充裂隙。虽然类岩石材料与岩体有着相似的性质，但是内部裂隙中石蜡的存在，影响试验结果的准确性。另外，也有学者选择在类岩石材料中通过挥发性物质制造内部裂隙，利用其挥发特性形成内部裂隙。但是，挥发物质在挥发后，易导致类岩石材料的抗裂性能及耐久性下降，无法真实还原岩石材料，进而不能满足岩体内部裂隙的研究需求。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种配制含内部裂隙缺陷类岩石材料的方法，可真实模拟岩石材料，同时解决了现有技术中类岩石材料性能不足、内部裂隙缺陷控制难等问题。
2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
3、一种配制含内部裂隙缺陷类岩石材料的方法，包括以下步骤：
4、制备纳米碳硅材料改性松香；
5、选用相应的材料配制类岩石材料的混合浆液，且满足颗粒级配要求；
6、将所述纳米碳硅改性松香与混合浆液混合，搅拌均匀后得到混合物；
7、根据试验需求选择并组装浇筑模具，通过层流浇筑的方法将所述混合物缓慢均匀地注入所述浇筑模具中，并振捣成型，并在恒温恒湿的条件下进行养护；
8、成型后拆除所述浇筑模具，将成型后的试样置于加热炉内进行高温养护，得到含内部裂隙缺陷的类岩石材料。
9、优选地，所述制备纳米碳硅材料改性松香的过程为：首先将松香与纳米碳硅材料加入不锈钢反应釜中，再向不锈钢反应釜中加入挥发性有机溶剂，并使用高速搅拌机搅拌均匀；随后将不锈钢反应釜升温至回流状态，温度控制在60~80℃之间，维持1~2h；随后在保持温度的同时，滴加交联剂与引发剂，继续搅拌均匀，并升高不锈钢反应釜的温度于80~100℃之间，反应2~3h，促进交联反应的进行；反应结束后，待混合液降温至室温，然后将剩余的挥发性有机溶剂通过减压装置进行去除，得到纳米碳硅材料改性松香。
10、优选地，所述挥发性有机溶剂为乙酸乙酯、丙酮、甲醇、乙醇中的一种。
11、优选地，所述选用相应的材料配制类岩石材料的混合浆液，且满足颗粒级配要求包括：所述混合浆液的材料由碎石、砂、水泥、黏土和水组成，材料的质量比为：碎石：砂：黏土：水泥：水=3:2:1:1:0.5，所述混合浆液的用量根据试验需求的岩石材料确定。
12、优选地，将所述纳米碳硅改性松香与混合浆液混合，搅拌均匀后得到混合物，具体方法为：首先将所述混合浆液混合搅拌均匀，随后将所述纳米碳硅改性松香放入所述混合浆液中，通过搅拌机搅拌至均匀状态，得到混合物。
13、优选地，根据试验需求选择并组装浇筑模具，通过层流浇筑的方法将所述混合物缓慢均匀地注入所述浇筑模具中，并振捣成型，并在恒温恒湿的条件下进行养护，具体方法为：将均匀状态下的混合物注入具有层状结构的所述浇筑模具中，在每层浇筑完成后，将装有混合物的浇筑模具置于振动台上进行振动，以排出混合物中的气泡。
14、优选地，所述恒温恒湿的养护条件为温度22~24℃、相对湿度90%以上。
15、优选地，将成型后的试样置于加热炉内进行高温养护，得到含内部裂隙缺陷的类岩石材料，包括：将成型后的试样放入加热炉中养护24小时，且所述加热炉的温度保持在110~135℃之间，使所述纳米碳硅材料改性松香受热挥发，最后取出试样，得到含内部裂隙缺陷类岩石材料。
16、本发明还提供了一种采用上述方法配制的含内部裂隙缺陷类岩石材料。
17、本发明还提供了一种采用上述方法配制的含内部裂隙缺陷类岩石材料在岩土工程中的应用。
18、根据本发明提供的具体实施例，与现有技术相比，本发明公开了以下技术效果：
19、（1）本发明通过利用纳米碳硅材料改性松香的挥发性，将纳米碳硅材料改性松香随机埋入类岩石材料内，完成了类岩石材料内部裂隙的预制，易于控制内部裂隙的产生。
20、（2）本发明通过层流浇筑的方法降低了混合物在浇筑过程中的气泡生成，确保了混合物的均匀性和致密性。同时采用挥发性有机溶剂进行去除使用，降低了有害物质的释放，对环境影响相对较小，实现了工艺的环保化。
21、（3）本发明通过纳米碳硅材料对松香进行改性，松香挥发后所形成的裂隙及内部残留的纳米碳硅材料能够再现岩石内部的结构特征，形成类似于真实岩石的微观构造，增加类岩石材料的真实性；同时还保证了类岩石材料可模拟真实岩石的结构特性，进一步提高了类岩石材料的适用范围。
1.一种配制含内部裂隙缺陷类岩石材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种配制含内部裂隙缺陷类岩石材料的方法，其特征在于，所述制备纳米碳硅材料改性松香的过程为：首先将松香与纳米碳硅材料加入不锈钢反应釜中，再向不锈钢反应釜中加入挥发性有机溶剂，并使用高速搅拌机搅拌均匀；随后将不锈钢反应釜升温至回流状态，温度控制在60~80℃之间，维持1~2h；随后在保持温度的同时，滴加交联剂与引发剂，继续搅拌均匀，并升高不锈钢反应釜的温度于80~100℃之间，反应2~3h，促进交联反应的进行；反应结束后，待混合液降温至室温，然后将剩余的挥发性有机溶剂通过减压装置进行去除，得到纳米碳硅材料改性松香。
3.根据权利要求2所述的一种配制含内部裂隙缺陷类岩石材料的方法，其特征在于，所述挥发性有机溶剂为乙酸乙酯、丙酮、甲醇、乙醇中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种配制含内部裂隙缺陷类岩石材料的方法，其特征在于，所述选用相应的材料配制类岩石材料的混合浆液，且满足颗粒级配要求包括：所述混合浆液的材料由碎石、砂、水泥、黏土和水组成，材料的质量比为：碎石：砂：黏土：水泥：水=3:2:1:1:0.5，所述混合浆液的用量根据试验需求的岩石材料确定。
5.根据权利要求1所述的一种配制含内部裂隙缺陷类岩石材料的方法，其特征在于，将所述纳米碳硅改性松香与混合浆液混合，搅拌均匀后得到混合物，具体方法为：首先将所述混合浆液混合搅拌均匀，随后将所述纳米碳硅改性松香放入所述混合浆液中，通过搅拌机搅拌至均匀状态，得到混合物。
6.根据权利要求1所述的一种配制含内部裂隙缺陷类岩石材料的方法，其特征在于，根据试验需求选择并组装浇筑模具，通过层流浇筑的方法将所述混合物缓慢均匀地注入所述浇筑模具中，并振捣成型，并在恒温恒湿的条件下进行养护，具体方法为：将均匀状态下的混合物注入具有层状结构的所述浇筑模具中，在每层浇筑完成后，将装有混合物的浇筑模具置于振动台上进行振动，以排出混合物中的气泡。
7.根据权利要求6所述的一种配制含内部裂隙缺陷类岩石材料的方法，其特征在于，所述恒温恒湿的养护条件为温度22~24℃、相对湿度90%以上。
8.根据权利要求1所述的一种配制含内部裂隙缺陷类岩石材料的方法，其特征在于，将成型后的试样置于加热炉内进行高温养护，得到含内部裂隙缺陷的类岩石材料，包括：将成型后的试样放入加热炉中养护24小时，且所述加热炉的温度保持在110~135℃之间，使所述纳米碳硅材料改性松香受热挥发，最后取出试样，得到含内部裂隙缺陷类岩石材料。
9.一种根据权利要求1~8任一项所述的配制含内部裂隙缺陷类岩石材料的方法配制的含内部裂隙缺陷类岩石材料。
10.一种根据权利要求9所述的含内部裂隙缺陷类岩石材料在岩土工程中的应用。
