相似材料配比的正交试验研究

本文基于正交试验设计的基本原理，结合煤矿边坡相似材料模拟试验研究的实际，介绍了相似材料配比试验优化方法。指出了高陡边坡相似模拟应注意的问题。     

铁矿床物理模型相似材料正交配比试验

以河砂、碳酸钙、石膏和重晶石为相似材料,应用正交设计方法,以骨料质量与胶结材料质量比、碳酸钙质量与石膏质量比、重晶石粉质量与骨料质量比为控制因素,制定了三因素五水平的试验方案。通过室内力学试验,在获取不同方案的密度、抗压强度、弹性模量等力学指标测试的基础上,分析了力学指标影响因素,得出了相似材料配比与力学指标关系方程。结果表明:重晶石含量对相似材料密度起控制作用;抗压强度力学指标主控因素是骨料质量与胶结材料质量比;相似材料的弹性模量力学指标受骨料质量与胶结材料质量比影响最大,其次为重晶石含量,受碳酸钙质量与石膏质量比影响最小。采用MATLAB 程序进行多元线形回归得出,相似材料配比与力学指标关系方程可用于相似材料模型试验配比的确定。     

物理模拟相似材料配比的正交试验研究

本文以砂子、碳酸钙及石膏为相似材料,应用正交设计方法,选取砂胶比、碳酸钙与石膏含量比及试件含水量为三个因素,每个因素设置三个水平,每种岩层设计9组配比方案,并对试件进行单轴压缩试验,获取每种方案下试件的抗压强度,通过比较获得了模型中煤层、粉砂岩和砂岩的相似材料配比号。通过对试验结果进行极差分析,研究了各个因素对试件强度的影响规律,并比较了各个因素的影响程度。     

基于正交试验的岩层相似材料配比研究

为获得不同密度和力学强度的相似材料配比,选用石膏、碳酸钙及河砂3种原材料配置低强度相似材料,设置水量为1/7、1/9,测试了试件的物理力学等指标参数。试件的破坏形态主要呈现剪切破坏和劈裂破坏;水量为1/9和1/7的试件抗压强度分别为30.7～357.3 kPa、46.4～426.2 kPa,可以满足不同配比下岩层相似材料的力学要求。当水量为1/9时,碳酸钙:石膏质量比是影响相似材料单轴抗压强度的主要因素;当水量为1/7时,砂胶比是影响相似材料单轴抗压强度的主要因素。实验结果为煤层开采相似材料模拟试验提供了理论依据。     

煤岩体的低强度相似材料正交配比试验研究

 本文采用正交试验的方法对煤岩体的低强度相似材料配比进行研究。选用砂子、碳酸钙、石膏配制满足煤岩体力学性质的低强度相似材料。砂胶比、胶结物比例和容重对相似材料的单轴抗压强度均有较显著影响。对试验结果的分析表明,能够利用试验结果的回归曲线方程对给定单轴抗压强度数值的低强度相似材料进行较准确的配比选择。     

片帮煤体相似材料配比正交试验研究

易片帮煤体具有强度低、易变形、塑性强等特征,对煤体进行准确模拟是研究煤壁稳定性的关键,其相似材料的选择及配比则是模拟试验的基础。为了能够较为准确地配制出片帮煤体的相似材料,以满足大比例相似模拟试验的需求,采用正交试验方法,以骨胶比、胶结物比例及水固比作为影响试验的几个因素,对其强度及变形(弹性模量E)进行了正交试验。研究得出了材料强度、弹性模量及塑性等力学参数与配比的变化规律,确定了煤壁片帮相似材料的合理胶结物及石膏比例,为准确进行煤壁片帮机理的模拟研究提供了依据。     

松软砂岩型铀矿床相似材料配比试验研究

针对松软砂岩型铀矿床在常规开采过程中存在巷道稳定性差、难以成型的问题,开展巷道开挖支护相似材料配比试验。以细砂、重晶石粉、膨润土、425普通硅酸盐水泥为原料,采用正交试验方法,获得了不同配比条件下相似材料的单轴抗压强度、密度、单轴抗拉强度等物理力学参数。研究表明,与矿岩物理力学参数接近的相似材料配比为：灰砂质量比为1∶8,m(重晶石粉)∶m(砂)为20%,m(膨润土)∶m(砂)为8%,细砂粒径-2.00 mm;得到的相似材料的关键指标(密度、单轴抗压强度和单轴抗拉强度)与矿岩比较接近,误差均在7%之内。相似材料配比试验结果能够满足相似模拟试验要求,研制的松软砂岩相似材料可为开展巷道开挖与支护相似模拟试验提供参考。     

基于诱导冒落开采模型的相似材料配比试验研究

依据大石桥大岭西山菱镁矿的开采现状, 以模型试验相似理论为基础, 应用正交试验设计法, 设计了基于砂胶比、石膏与水泥质量比、松香酒精溶液占河砂百分比的3因素5水平材料配比方案模拟菱镁矿石, 对不同材料配比方案的试件进行了力学参数测试, 确定了一种能模拟菱镁矿石的最佳材料配比方案。采用极差分析法分析了各个因素对试件力学参数影响的主次关系, 发现影响试件强度参数的主要因素是松香酒精溶液占河砂的百分比, 影响试件变形参数的主要因素是砂胶比。绘制了各因素对试件力学参数影响的直观分析图, 分析了各因素对试件力学参数的影响趋势。     

基于正交设计的模型试验相似材料的配比试验研究

在前人相似材料研究的基础上,应用正交设计方法,以（铁粉+重晶石粉）/骨料、铁粉/（铁粉+重晶石粉）、黏结剂浓度、石膏含量为4个因素,每个因素设置5个水平,设计了25组材料配比方案,进行了称重、单轴压缩、劈裂和直剪试验,获得了不同配比相似材料的密度、抗压强度、抗拉强度、弹性模量、泊松比、内摩擦角和黏聚力等物理力学性质指标。试验结果表明：不同配比相似材料的物理力学参数分布的范围较大,能够满足不同性质岩体模型试验对岩体相似材料的要求;采用极差分析法分析了各因素的敏感性,发现（铁粉+重晶石粉）/骨料对试件密度、内摩擦角起主要控制作用,黏结剂浓度对试件的抗压强度、抗拉强度、弹性模量、黏聚力起主要控制作用;并作出了各因素对相似材料物理力学参数影响的直观分析图,分析了各因素对相似材料参数的影响规律。     

透明岩石相似材料配比试验研究

针对传统岩石相似材料不透明而导致内部变形破裂过程无法直接观测的难题,使用透明材料制作相似模型是有效的解决方法。采用E-44型环氧树脂作为骨料,三乙醇胺作为固化剂,外加酒精松香饱和溶液（RSS）调节脆性,应用全面试验方法,研究了环氧树脂与三乙醇胺质量比和RSS含量对透明岩石相似材料密度、单轴抗压强度、峰值应变、弹性模量、抗拉强度、黏聚力和内摩擦角的影响规律。研究结果表明：环氧树脂与三乙醇胺质量比对材料抗压强度、弹性模量、抗拉强度、黏聚力和内摩擦角起主导作用,而RSS含量对相似材料的密度和峰值应变起主导作用。密度和峰值应变与环氧树脂与三乙醇胺质量比呈正相关,与RSS含量呈负相关。在环氧树脂与三乙醇胺质量比为3∶1时,试件的抗压强度与RSS含量呈负相关,而在其他比例时,抗压强度变化不显著。试件的弹性模量和内摩擦角与环氧树脂与三乙醇胺质量比呈正相关,在环氧树脂与三乙醇胺的质量比为3∶1时,试件的弹性模量和内摩擦角与RSS含量呈负相关,在其他比例时,则与RSS含量呈正相关。抗拉强度和黏聚力随着RSS含量的增加而降低,随着环氧树脂与三乙醇胺质量比的增加而先增加后减少。在同一环氧树脂与三乙醇胺质量比...     

云磷集团磷矿体相似材料配比试验

以晋宁磷矿2#坑口北部采区露天转地下磷矿体为研究对象,通过矿山压力平面应力相似材料试验设备,进行了相似材料模拟试验的配比研究工作。试验研究结果表明：以砂子、石膏和碳酸钙作为基础骨料,以塑料、软胶、机油、锯末粉作为调剂材料,以自来水作为调解溶液混合制作而成的相似模型材料,可以较好地模拟磷矿体。相关的研究成果可为晋宁磷矿2^#坑口北部采区深部露天转地下磷矿体或类似条件下的矿山地下开采的相似模拟试验奠定基础。     

石膏类相似材料的配比试验研究

根据地质力学模型试验的相似原理,针对石膏类相似材料的配比进行试验研究。材料有石膏粉、石英砂、水泥、聚丙烯纤维和水,试件按规定配比均匀拌合并压实脱模而成。对模型标准试件进行单轴抗压强度试验和直剪试验等材料力学参数测试,探讨各相似材料成分配比对试件σc、γ与 E的影响特征,选取适合大型地质力学模型试验的配比值,为一次性浇注大尺寸模型试件做准备。该材料具有重度可调、力学参数变化范围广、性能稳定、价格低廉、干燥快速、制作工艺简单、无毒无害等特点。     

基于正交实验的相似材料配比实验研究

应用正交设计方法,以骨料/石英砂、胶凝材料/石膏与大白粉以及水量为3个因素,每个因素设置5个水平。设计了15组材料配比方案,进行了称重、单轴压缩、劈裂实验,获得了不同配比相似材料的密度、抗压强度、抗拉强度等物理力学性质指标。     

煤层不同地质结构相似材料配比实验研究

为研究煤岩层与隐蔽地质异常体地球物理响应特征,本文基于矿井工作面煤岩层结构设计,构建煤岩隐蔽致灾异常体实体1:1大型物理模型进行模拟实验.采用煤粉、砂石、水泥等材料通过正交试验方法对新元矿的煤层、顶底板、陷落柱和断层等进行相似材料配比与制作工艺实验以及物性参数实验测试,并将获得的波速、电阻率、介电常数等物性参数实验数据...     

基于量纲分析的岩石相似材料配比研究

为了研究相似材料配比试验中单轴抗压强度的影响因素,通过π值法构建无量纲模型的方法,研究了单轴抗压强度与配比总量、砂量、石灰量、石膏量及养护天数之间的关系。结果表明:使用Matlab对以单轴抗压强度为控制因素的无量纲模型处理分析,在剔除独立π项和协变量(养护天数)后,所得的对数函数模型可以较为准确的计算出单轴抗压强度,函数相关系数接近1,标准误差也控制在3%左右。经验证,模型预测结果和实测值有很好的一致性,无量纲模型在配比试验参数的研究方面具有其合理性。     

基于正交试验的砂岩相似材料力学性能研究

砂岩相似模拟试验在矿业、土木等领域中应用广泛,为确定砂岩相似材料的配比方案,应用正交设计方法,以河砂/重晶石粉、石膏/水泥、胶结材料/骨料的质量比设置3因子3水平正交试验,对不同配比的试样开展单轴抗压试验、环剪试验,测得每组配比的抗压强度、黏聚力、内摩擦角,研究各参数与正交设计3因子之间的变化规律。基于测试数据,得出以下结论：(1)砂岩相似材料的应力-应变曲线与一般岩石的规律基本相同;(2)对单轴抗压强度起主导作用的是胶结材料与骨料比,试样破坏形态以拉伸-剪切复合失效为主;(3)对黏聚力和内摩擦角起主导作用的是胶结材料与骨料比,环剪试样破坏后发生脆性断裂,且伴有碎石脱落。研究提供了9种相似材料设计配比,可根据需要选择合适的相似材料。     

基于正交试验的全尾砂胶结充填材料配比优化

以某矿山全尾砂为骨料、水泥和粉煤灰为胶凝材料制作胶结充填材料,采用正交试验探讨了料浆质量浓度、灰砂比和掺灰量对充填材料泌水率、7 d和28 d抗压强度的影响程度,并确定了最佳的全尾砂胶结充填材料配比方案.研究结果表明:料浆质量浓度是影响充填料浆泌水率的主要因素,料浆质量浓度为71%和74%时泌水率小于15%可满足工艺要求;灰砂比对充填材料7 d和28 d抗压强度的影响最大,掺灰量次之,料浆质量浓度最小;确定的最佳配比方案为料浆质量浓度74%、灰砂比1:4、掺灰量10%.     

固气耦合相似材料配比的确定方法

为研究固气耦合相似材料特性,运用多元线性回归分析法,结合MATLAB软件求出多因素影响下固气耦合相似材料的回归方程,剔除异常点,从而预测固气相似材料成型特性,得到确定固气耦合相似材料配比的经验方程。试验结果表明:经验方程计算所得的相似材料配比可以满足试验要求。     

砂岩相似材料无侧限抗压强度正交试验研究

运用正交试验设计方法,研究分析了不同因素对砂岩相似材料抗压强度的影响重要程度,确定不同干燥龄期为抗压强度的主要影响因素,研究了含水量与抗压强度随干燥龄期变化的关系,最后采用最小二乘法导出了粉砂岩相似模拟材料3 d无侧限抗压强度和7 d强度的关系式。     

石灰岩相似材料力学性能试验研究

石灰岩分布广泛,是工程施工常见的岩石种类.针对石灰石相似模型试验的需要,采用水泥石膏材料,对石灰石相似材料开展了试验研究.相似材料试验的条件设置包括３种水泥石膏比、３种砂胶比以及３种水固比,总共有２７种配比.对不同配比的相似材料试件开展了单轴抗压试验、巴西劈裂法试验、直剪试验、霍普金斯杆试验,测得了不同配比相似材料的抗压强度、抗拉强度、内聚力、内摩擦角、弹性模量、泊松比及动态抗压强度等力学参数.基于试验数据,分析了水固比、砂胶比、水泥石膏比对水泥石膏相似材料的力学强度变化规律.结合实测的石灰岩力学参数,分析了石灰岩相似模型试验的材料适用配比.