新型地质力学模型试验相似材料的研制

正确选择相似材料是能否正确模拟工程原型的关键。在调研相似材料研究现状的基础上，分析相似材料选择与组合的原则。借鉴前人的经验，通过大量的配比试验，研制出一种新型的相似材料铁晶砂胶结料（IBSCM），这种材料用铁精粉、重晶石粉、石英砂作为骨料，松香、酒精溶液作为胶结剂，石膏作为调节剂混合而成。材料力学试验表明，新材料具有容重高、抗压强度与弹性模量低、性能稳定、易于购买，价格便宜、易干燥、易于加工堆砌以及可重复使用的特点，可模拟范围较广的岩体材料，是一种比较理想的地质力学模型相似材料。     

采矿工程相似材料及模型试验研究

根据某矿工程地质条件,选用河砂、石灰和石膏为相似材料,进行了相似材料力学性质配比实验和平面物理模型试验。研究结果表明：所用相似材料能够反映原型材料力学性质;平面模型试验再现了综放工作面覆岩运动和破坏的情景,覆岩冒落过程与工程实际相符较好。     

石膏相似材料的模型试验

采用石膏材料制作模型,工艺简单、材料来源广、价格低廉,其材料与岩石的结构及破坏方式均类似,是一种较好的相似材料。本文着重研究了石膏的用量、水的用量、缓凝剂对石膏相似材料强度的影响,并找到了符合深部脆性岩体性能的石膏的优良配方。     

湿陷性黄土模型试验相似材料的研制

湿陷性黄土模型试验相似材料一直是地质力学模型试验相似材料研究的瓶颈,限制着湿陷性黄土地区模型试验的应用。采用空中自由下落法,通过大量配比试验,成功研制湿陷性黄土模型试验相似材料,该材料选用重晶石粉和砂作为无黏性材料,工业盐、石膏和膨润土作为黏结性材料,加水均匀拌合,润湿24 h后采用空中自由下落法制成试样,50℃恒温条件下烘干试样,模拟风成黄土的沉积方式和形成条件。通过湿陷试验,得到该相似材料具有和天然湿陷性黄土相似的湿陷特征,浸水产生强烈湿陷;通过直剪试验,得到该材料的强度参数也与天然黄土相似,而且可调节的容重范围广,是一种比较理想的湿陷性黄土模型试验相似材料。     

地下工程模型试验相似材料弹性模量测定方法

首先介绍了相似材料弹性常数的基本概念,然后介绍了不同材料弹性模量的物理本质,最后给出了相似材料弹性模量的测定方法及常用材料的弹性模量,供地下工程技术人员参考.     

多元地球物理综合探测模型试验相似材料的研制

研制地球物理模型相似材料是地球物理探测模型试验成功的关键问题。针对地震波场、电磁场与直流电场多场相似的难题,应用多元地球物理场相似性原理,通过正交配比试验,研发了一种多元地球物理场综合模型试验相似材料。该材料以粉质黏土、碎石为骨料,以水泥为胶结剂,材料波速为236~1 260 m/s,电阻率为27.2~342.8Ω·m。通过正交试验发现影响试件波速的各因素主次顺序为压实度>含水率>水泥/黏土>碎石/黏土,影响试件电阻率的各因素主次顺序为含水率>压实度>碎石/黏土>水泥/黏土,影响综合地球物理相似材料波速与电阻率显著的两个因素为压实度与含水率。最后,开展隧道施工综合地球物理超前探测模型试验,得到具体模型试验要求的相似材料配比。TRT偏移图像上的强反射界面,电阻率反演图像上的低电阻率异常区域,与工程现场探测实例具有类似的异常体响应特征,综合探测结果与实际模型异常体位置较为一致,表明研发的相似材料能满足模拟综合地球物理场探测的需要。     

地下工程流–固耦合模型试验新型相似材料的研制及应用

 依托青岛胶州湾海底隧道的现场勘探资料,应用地质力学模型试验的流–固耦合相似理论,通过大量的配比试验,研制出一种由砂、重晶石粉、滑石粉、水泥、凡士林、硅油和适量拌合水组成的新型流–固耦合相似材料(SCVO)。通过大量的室内试验,系统地研究不同配比对材料参数的影响规律,确定控制相似材料各性能的主要组分。试验表明,材料的强度和弹性模量主要由水泥和凡士林控制;黏聚力受凡士林影响明显;渗透系数可以通过凡士林和硅油的比例调节;硅油还可以起到保水、提高材料密实度的作用。材料的变形特性和水理特性由不同的成分控制,且相互间影响很小,实现材料性质的全面调控。该材料可以模拟不同渗透性的低强度和中等强度的岩体材料,是一种非常理想的流–固耦合相似模拟材料。并已成功应用于青岛胶州湾海底隧道的地质力学模型试验研究中,力学性能和水理特性均达到试验要求,为试验取得良好结果提供材料保证。     

层状岩质边坡开挖过程相似模型试验

层状岩质边坡是自然界中分布较广的一类边坡。本文以云南某矿山采场边坡为例,应用二维物理模型对层状岩质边坡进行了模拟研究。在遵循相似理论的前提下,确定了本次模型试验的参数和相似材料的配比。本次模型试验分三步进行,首先,根据现场岩体的分布情况对模型进行堆砌建造,其次,对模型进行开挖,最后,对模型上观测点的变形进行监测。最终总结出层状岩质边坡的变形规律和内部围岩的变形趋势以及潜在的滑移破坏模式。     

地质力学磁力模型试验相似材料磁力特性研究

 地质力学磁力模型试验是利用电磁力(场)模拟重力(场)的原理来研究地质力学工程问题的试验方法。在模型中,时间t、几何尺度l缩小n倍、重力加速度g扩大n倍,而材料的其他基本物理力学参数的相似比均为1,从理论上说可以采用原型材料进行地质力学磁力模型试验,这在模型试验的操作上十分方便。磁性材料的磁力特性是磁力模型试验方法的关键。磁粉、土体、水在电磁场中表现出不同的电磁和磁力特性。磁粉材料的电磁特性由磁回滞曲线表示。磁性材料在电磁场中的磁力与磁场强度的梯度成正比。A–200磁粉在磁感应强度为563.2 mT,磁粉含量为40%时的最大磁力倍数为20.92,并发生于第二次加磁;C–180磁粉在磁感应强度为569.6 mT,磁粉含量为30%时的最大磁力倍数为23.94,也发生于第二次加磁,这2种磁粉均可考虑作为磁力模型试验的模型材料。     

地质力学模型试验方法与变温相似模型材料研究

研究新型地质力学模型材料是研究高坝和地基稳定物理模拟的关键技术问题之一,对高坝建设具有重要理论意义和工程应用价值.介绍地质力学模型试验新型模型材料--变温相似材料和试验方法,推导超载法、强度储备法和综合法的安全度公式,并阐述其物理意义.材料试验研究结果表明,变温相似材料的抗剪断强度、黏聚力和摩擦因数等力学指标随着温度的升高而逐步降低,与温度变化成反比关系;在模型试验中通过升高模型材料温度的方式来降低材料的力学指标,从而能在一个模型上实现强度储备法和综合试验法;温度场对试验变位结果影响约为6%,对应力结果影响为-6%～9%,且温度变化越小,其影响程度越小.该材料及其试验新技术已成功应用于锦屏一级和大岗山等高拱坝的地质力学模型试验,具有良好的应用价值和工程实用意义.     

工程岩体Ⅲ级围岩相似材料配比试验研究

目前超大跨扁平地下洞室模型试验的围岩相似材料缺少合适的配制方法,以工程岩体中Ⅲ级围岩的物理力学参数作为相似材料配比目标,采用重晶石粉和石英砂作为骨料,高强石膏粉和水作为胶结剂,洗衣液作为调节剂,基于正交理论设计了3因素5水平的正交试验方案,制作了25组不同的配比,通过大量的直剪试验和单轴压缩试验分别测得试样的黏聚力c和内摩擦角φ以及试样的抗压强度σ_c和弹性模量E,并采用极差分析法进行了敏感因素分析。试验结果表明:所配制的相似材料物理力学参数变化范围广,能满足大部分岩质岩体模型试验的强度要求;材料含量的变化对物理力学参数的影响规律明显,可为配比不同模型试验的相似材料提供指导。     

颗粒层除尘器实验相似模化中准则数的选择

对气固两相流运动规律以及颗粒层除尘器除尘机理进行分析,以相似理论为基础,计算出设计颗粒层除尘器实验所需满足的准则数,通过近似模化理论对这些准则数进行取舍,得出要使模型实验台能真实反映实际工况下设备工作情况,除了保证单值性条件相同外,还要保证Re_1,E_u,R,Re_D,S_(st),Pe等准则数相同。     

新型材料在塔楼模型试验中的应用

在以往的结构抗震模型试验当中多采用配筋的石膏材料和硬塑料板,文章所介绍的试验将以环氧树脂等为主要材料进行模型制作,克服了以往模型材料众多弊端,为精确的获取试验数据打下了坚实的基础。     

岩溶区基岩模拟材料的研制及应用

相似材料是否合适是模拟工程原型的关键。在调研岩溶区基岩相似材料研究现状的基础上,借鉴前人经验,通过大量的配比试验,研制出一种新型的基岩模拟材料粘土石膏胶结料(CGSC),该材料用砂作为骨料,用水泥、石膏与粘土作为胶结剂混合而成。试验表明,外在的养护条件对材料的力学性能影响显著;材料的力学试验表明,新材料可以很好的模拟中风化、微风化石灰岩,具有性能稳定、易于购买,价格便宜、易加工等优点。将该材料用于岩溶区嵌岩桩模型试验,可有效地揭示承载能力、破坏模式等信息的变化规律。     

白砂岩相似材料配比试验及特性分析

岩爆已成为隧道工程中的常见灾害,物理模型试验是模拟和解决岩爆问题的一种有效科学手段。制作物理模型,材料选取和配比是关键。选取成昆铁路峨米段月直山隧道白砂岩为模拟对象配制白砂岩相似材料,引入弹性能指数、脆性指数和剩余弹性能指数,采用正交设计法配比相似材料,结合影响因素敏感性分析法对试验结果进行分析研究。以石英砂、铁粉、石膏、水泥、缓凝剂和减水剂为主要材料,选取石英砂含量、铁粉含量、石膏水泥比和砂子粒径4个影响因素,每个因素设定4个设计水平,一共16组配比方案。测定每组试验方案材料的单轴抗压强度、抗拉强度、弹性模量、弹性能指数、脆性指数和剩余弹性能指数,对比分析这些指数随着4个影响因素的变化规律。最终挑选出合理的材料配比方案,得到满足要求的白砂岩相似材料。试验结果表明：基于弹性能指数、脆性指数和剩余弹性能指数,配制出的材料能够满足白砂岩相似材料模型试验的要求;以水泥作为胶结材料可以使相似材料峰后曲线变缓,有效增加材料储能能力;预配制出中等强度岩爆倾向性白砂岩相似材料的关键是要合理地控制好石英砂的含量和石膏水泥比两个因素,再根据实际情况调节铁粉含量和石英砂粒径大小。     

深埋炭质千枚岩巷道松动圈测试及主被动联合支护研究

某铅锌矿550中段南部炭质千枚岩巷道围岩应力高,变形大,开挖后易塌方,极难支护,严重影响着矿山的安全生产和开采进度.室内试验结果表明,550中段炭质千枚岩属于中膨胀性软岩,具有较强的吸水性、易软化和崩解破坏.在现场巷道典型断面开展了松动圈声波测试,结果表明,巷道松动圈范围为2.0 m,属于大松动圈Ⅳ-Ⅴ类软岩.根据大松...     

模型嵌岩桩推出试验及其填隙材料遴选研究

嵌岩桩模型试验,需要在桩身贴片,而现浇桩贴片困难,所以采用预制桩的形式,这就需要解决预制桩与桩周岩面的接触面问题。试验采用不同类型胶凝材料填补桩岩界面缝隙,也选用了不同类型基岩,并进行推出试验探索其承载特性,并遴选出最优的填隙材料进行嵌岩桩模型试验。试验结果表明:高强度水泥砂浆能较好地模拟桩岩界面接触作用。     

膨胀岩相似材料水分迁移试验研究

为研究膨胀岩水分迁移规律,以石英砂、膨润土、高岭土、石膏、松香酒精溶液及水作原料,配制两种膨胀性相似材料以开展水分迁移试验研究.通过室内试验,研究了吸湿过程中膨胀岩相似材料吸湿量随时间的变化关系及水分在不同方向上的迁移规律,得到水分在材料内部的迁移特征,并探讨温度对材料水分迁移的影响.结果表明:膨胀岩相似材料靠近吸湿面...     

砂岩相似材料制作方法研究

利用正交试验设计法设计多组试验,并利用磁铁矿精矿粉、石英砂、石膏、水泥等组成的混合物制作岩石相似材料。对影响相似材料的四种因素,包括骨料的比例、骨料中成分间的比例、胶结物中成分间的比例以及掺水率,与其物理性质、力学性质参数之间的关系及影响程度进行了分析。结果显示,可以通过提高骨料的比例和骨料中磁铁矿精矿粉的比例来提高相似材料密度。在提高相似材料单轴抗压强度方面,可以通过提高胶结物中水泥的比例来实现。相似材料粘聚力的变化与骨料的比例的变化以及掺水率的变化呈反相关。内摩擦角的变化主要受到掺水率的影响。