地质力学模型试验的相似材料

正确选择相似材料是能否正确模拟地质力学模型的关键。归纳了当今国内外地质力学模型相似材料的研究现状,指出了常用相似材料的优缺点。详细地阐述了影响相似材料的因素,其中粘结剂的性能起主要控制作用。介绍了测试相似材料力学特性的方法。     

模型试验土体相似材料关键技术及研究现状

正确地选择相似材料往往是模型试验成功与否的关键,土体相似材料的研究较岩质类脆性相似材料的研究起步较晚,水平较低.对地质力学模型试验土体相似材料研制基本原则、实验设计理论和相似指标的选择等关键技术进行了概述.综述了我国土体相似材料在滑坡模型试验、隧道模型试验和矿山模型试验等方面的研究现状,并指出了我国目前土体相似材料研究中存在的问题.     

复杂条件下矿柱回采的相似材料模型试验

在空区末充填的情况下回采矿柱,矿柱与采空区顶板的稳定性是一个关键问题。利用相似理论,建立矿柱回采的平面应力相似材料模型,通过观测模拟矿柱开挖过程的应力与变形变化情况,研究了狮子山铜矿西山特大空区下矿柱回采过程的应力变形的变化规律,结果表明,采用分步凹采预帮永久矿柱的回采方案是可行的,矿柱凹采过程中永久矿柱和采空区顶板足稳定的。矿柱回采的实践证明了相似材料模型试验结果是正确的。     

饱水黄土基底排土场地质力学模型试验研究

为了揭示排土场边坡的变形机理和潜在病害的发展规律,采用地质力学模型试验方法,以黑岱沟露天矿黄土基底排土场作为研究背景,完成了分级填筑模拟排土边坡增高过程,并进行了地下水入渗基底软弱黄土层的模拟试验。介绍了饱水黄土基底排土场的相似物理模拟方法,采用底部注水的方式模拟地下水入渗基底软弱黄土层对边坡稳定性的影响,研究了分级填筑、软弱基底以及饱水条件下黄土基底排土场边坡裂缝开展和发育特征以及边坡破裂面的空间形态特点。研究表明,随着排土高度的增加,主要变形由淤泥质黄土上部坡体向临空方向的压剪变形为主,逐渐转变为天然黄土上方坡体竖向沉降为主,并且黄土基底含水量的持续增加会直接引起边坡的破坏失稳,变形模式为后缘依附淤泥质黄土与天然黄土(水坑边缘)分界面的整体滑动。     

大条带综放开采的相似材料模型试验研究

条带开采是一种在村庄下采煤为减小地表移动变形广泛采用的有效途径，但对采用综采放顶煤时的条带又不能太小，所以需要采用大条带。所留煤柱也应该较大，以后若有条件还可以再采。通过相似材料模型试验，得出了关于大条带综放开采的一些有益的结论，对研究大条带综放开采的机理有直观的认识，可以作为实际开采时的指导。     

煤炭地下气化覆岩相似材料热损伤特性研究

为了开展煤炭地下气化三维相似模拟模型试验,对覆岩相似材料热损伤特性开展试验研究.对覆岩相似材料在不同温度下处理,并进行单轴压缩试验,研究分析其力学性能及热损伤特性随温度的变化规律.得出结论:加热后各试件的直径稍微增大,高度有增有减,质量和密度降低;高温处理后的试件其应力-应变曲线通常经历孔隙压实、弹性变形、断裂和破坏4...     

流-固耦合相似材料的研究

结合山东三山岛海下金矿的地质力学模型试验, 在借鉴了大量固相模型材料研究的基础上, 研制了流-固两相模型材料, 较好地解决了固体模型材料遇水容易崩解的问题。通过对相似材料进行试验, 重点研究了材料中不同骨料配比、骨料与胶结物的配比以及胶结物中胶结材料的配比等因素对试块强度的影响规律。通过调整材料配比可得到参数变化幅度较大的模型材料, 从而可用来更广泛地模拟不同的岩体材料。这些研究成果为岩石力学相似模型试验提供了参考。     

软弱围岩相似材料力学特性实验研究

为了研究软弱围岩力学特性,在相似三定律基础上选择以河砂、重晶石粉、橡胶粉为骨料,石膏、石蜡油为胶结剂配制相似材料,对相似材料进行单轴抗压、抗拉以及抗剪试验,测定了相似材料在不同配比下的抗压强度、弹性模量、泊松比、黏聚力、内摩擦角;分析了不同含量原材料以及养护时间对相似材料力学性质的影响。结果表明:当骨胶比为6∶1∶0.06,骨料比为5∶4.5∶0.5,养护时间为7 d时的相似材料,与原岩的力学性质具有较好的一致性,能更好地满足相似材料的选材要求,是一种比较理想的软岩相似材料。     

岩质边坡不良地质体模型试验中泥岩相似材料试验研究

针对岩质边坡不良地质体渐进破坏,开展模型试验中泥岩相似材料的试验,参考学者们已有的研究经验,选用两种配合比进行试配。第一组：铁精粉、重晶石粉、石英砂、橡胶粉及松香酒精;第二组：铁精粉、重晶石粉、石英砂、石膏粉和水。通过测试密度、抗压强度及变形模量发现第一组相似材料各指标与目标值均相差甚远,而第二组相似材料,需至少养护7 d,除密度外其余指标均在目标值范围。参照第二组配比,通过二次试验,重点调整铁精粉、重晶石粉掺量,两种材料质量占比约为65%～72%。另外加入适量甘油,得到了满足泥岩相似材料各项指标的配合比,试验结果能为制备泥岩相似材料时提供一定的借鉴。     

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。     

水峪煤矿井下地质力学原位测试与分析

采用小孔径水压致裂地质力学测试成套装置,在水峪煤矿进行了地应力、围岩强度及围岩结构井下现场原位测量.测试结果为水峪煤矿巷道支护等采矿工程设计提供了基础数据.     

相似材料模拟试验中的误差补偿方法

在相似材料模拟试验模型的铺设过程中,与设计要求的理论模型相比,总会存在一定的误差,相似材料模拟试验结果也就会产生相应的误差。文章以岩梁理论和弹性力学为基础建立了相似材料模拟试验的误差补偿理论,经过误差补偿可减少模拟试验误差,从而可以实现使相似材料试验结果由定性向定量的转化。     

基于相似原理的膨胀性软岩模型材料试验研究

岩体工程中,经常会遇见膨胀性软岩引起的工程灾害.如何经济有效地消除这类工程危害,一直是困扰着工程师们的一个难题.其主要原因是目前人们对膨胀性软岩的膨胀力学机制的认识还不够完善;此外,膨胀性软岩的本构关系还需要作进一步研究.解决此类问题的一个有效办法是模型试验.介绍了软岩模型材料配比和力学性能试验情况.通过试验,找到了一种经济有效的膨胀性软岩模型材料.根据模型试验数据,导出了膨胀性软岩粘弹性本构方程.     

相似材料试验模型破坏区面扫描数据提取研究

针对传统的相似材料试验观测方法无法有效地获取模型破坏区域信息的问题,将工业测量技术引入相似材料试验观测,利用面扫描系统获取模型表面的点云数据,针对模型点云数据的特征,提出一种点云边界提取方法。该方法首先利用扫描线法提取裂缝边界点,然后利用最小距离法连接各边界,最后通过判断点云密度和边界闭合情况剔除标志点边界。对模型观测数据进行提取试验,结果表明：除了少数被标志点覆盖和破裂十分严重的边界以外,该方法能够较好地从相似材料模型点云数据中提取出非连续破坏区域边界,提取结果可应用于开采沉陷研究中。     

地下工程突涌水物理模拟试验系统的研制及应用

基于流固耦合模型试验研究现状及其所存在的问题,探讨了突涌水物理模拟的关键技术难题,研制了新型流固耦合模拟试验系统.选用砂和滑石粉为骨料,以石蜡为胶结剂,通过大量配比试验,研制出新型流固耦合两相相似材料,采用高强PVC材料研制出组合式三维流固耦合试验台架,可实现不良地质体和含水层的自动生成;采用光纤光栅技术研制出突涌水前兆信息监测系统,传感器具有体积小、精度高和防水的特点,能够实现应力、位移以及渗压等多元信息的实时并行在线采集和分析.采用该试验系统对巷道涌水进行了物理模拟,试验结果表明该系统稳定可靠,具有良好的应用价值和工程实用意义.     

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。     

突出煤相似材料单轴压缩的PFC2D模型细观参数标定研究

为了研究突出模拟相似材料单轴压缩颗粒流PFC2D模型宏细观参数之间的关系及对其细观参数进行标定,根据相似材料的配比构成及力学特征,以平行黏结模型作为颗粒接触的本构模型,在各细观参数影响因素分析的基础上,提出了试错法标定细观参数的宏观参数标准和具体流程,在相似材料的单轴压缩颗粒流模型细观参数标定中,通过赋予细观参数的数值模型计算得出的宏观参数、应力应变曲线和试件破坏特征均与室内物理试验结果相近。