相似材料综述.docx

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1、相像材料配比试验讨论综述讨论意义：岩石力学试验模拟技术是以模拟岩土工程中局部工程结构进行讨论，模拟的 主要对象是岩体，由于岩体是由各种非均质、各向异性的岩石与地质结构面组成 的，因此讨论岩体的工程问题是特别简单的。采纳数学力学的讨论方法只能为外 形简洁的圆形或椭圆形的地下通道供应围岩应力场与位移场的理论解。对于不同 材料、外形各异的岩土工程结构的应力、应变问题，目前是无法求解的。很多岩 土工程分析的预见和推断大多来自现场实测与模拟讨论。有限元与边界元等数值 分析与计算机相结合为岩石力学的分析与计算供应了有力的工具。同时岩石力学 模拟试验本身随着现代科学技术的进步也有所进展，使原有的试验模拟技术

2、更加 完善，再加上这类方法具有直观性与全场逐点给出有关参数与结论的优点，因而 岩石力学试验模拟是当前讨论岩土工程必不行少的讨论手段。岩石力学试验模拟是在室内用某种人工材料（单一或多种材料混合的），依据 相像原理做成相像模型，模型是依据所模拟的原型来塑造的。通过对模型上应力、 应变的观测来熟悉与推断原型（模拟实体）上所发生的力学现象和应力-应变的变 化规律，以便为岩土工程设计和施工方案的选择供应依据。在模型试验讨论中， 选择合理的模型材料及配比具有重要意义。模型相像材料的选择、配比以及试验 模型的制作方法对材料的物理力学性质具有很大的影响，对模型试验的胜利与否 起着打算性作用模型试验关键的一步就

3、是要找到一种合适的相像材料。正确的选 择相像材料往往是模型试验胜利与否的关键，相像材料选取正确了，模型试验的 胜利就有了一大半的把握。在相像材料配比确定中，一般很难精确 快 速确实定其配比到达想要的容重和强度，都要经过很屡次反复试验来调整协作比 来到达预期的容重和强度。由于影响因素的多样性和简单性，要确定出合适的配 比，制作出符合要求的相像材料并非易事，它需要依据前人的讨论成果，结合欲 解决问题的特别性，经过大量的试验才能最终配出满足的相像材料并制作出所需 的相像材料模型。但这个过程往往费事费力，给模型试验带来肯定的困难。讨论现状关于相像材料试验，已进行了大量的讨论工作。对相像材料试验主要是材

4、料 的选择和各材料对模型力学性能的影响。在目前的岩性模拟试验中，以石膏为胶结物的相像材料由于其脆性与岩石比 较接近，弹性模量和抗压强度的调整范围较大，且制作工艺简洁，材料来源便利, 是国内外应用最为广泛的一种岩性相像材料。康希井用河沙为骨料，石膏和石灰为胶结材料作为相像材料做配比试验，得 出不同配比的力学性能。顾大钊在讨论岩石可犁松性时，选用了以石膏、砂、硼 砂和水混合料作为相像材料，展现了石膏、砂相像材料中各影响因素对其物理力 学性质的影响。赵国旭、谢和平、马伟民为首的讨论小组依据兖州矿区的地质采 矿条件来讨论大条带综放开采引起的覆岩层破坏特征、地表沉陷规律而设计的相 像材料模型试验在模拟基

5、岩时采纳河砂、云母为骨料，碳酸钙、石膏为胶结物的 相像材料。对于表土和煤，由于容重小，加进适量的锯末以削减相像材料的容重。 东北高校范鹤以砂、石膏、硅藻土混合物为相像材料，进行相像材料模拟试验。 用正交法设计初次试验，用抗压强度相像指标掌握试验的相像程度。通过极差分 析，得出材料力学指标4个影响因素的重要程度，并在此基础上小范围调整配比 进行二次试验，得到符合力学相像指标要求的材料配比。河南理工高校李宝富讨 论了如何用砂子、碳酸钙、石膏配制满足煤岩体力学性质的低强度相像材料，结 果说明：砂胶比、胶结物比例和容重对相像材料的单轴抗压强度均有较显著影响。 北京交通高校肖杰用水泥石膏作为模型试验讨论

6、所用的相像材料，用石英砂做骨 料，同时加入重晶石来调整材料密度，应用正交试验设计方法，以砂胶比、水泥 石膏比和重晶石占骨料百分比为3个因素，得到了一系列不同配比下的水泥石膏 相像材料的基本物理力学指标。综上，国内大多以石膏石灰水泥单独或混合为胶结材料，河沙为骨料，配以 其他帮助材料为相像材料。目前确定相像材料配比，大多用正交试验设计试验。正交试验设计是以概率 论数理统计、专业技术学问和实践阅历为基础，充分采用标准化的正交表来支配 与分析多因素试验的方法，并对试验结果进行计算分析，最终到达削减试验次数, 缩短试验周期，快速找到优化方案的一种科学计算方法。正交试验设计方法在多 因素试验分析中能够凸

7、显它特有的优势。模型试验相像材料配比问题就是一种多 因素试验，因而将正交试验设计方法运用到相像材料配比问题中能够表达它的优 势并到达预期的目的。以后做配比试验采纳正交设计省时省力且能较好的到达试验目的，找出符合 条件的相像配比。在今后的讨论中应当突破传统材料的配比试验，找到一些新的帮助材料对模 型力学性能的影响，或者找到别的新的材料来代替石膏、石灰和水泥等来更好的 模拟岩石的是讨论的方向。试件加工：以北京交通高校肖杰为例：一、 试件模具：如下列图：图1试件加工模具二、试件制作：1、预备原料，依据表5计算的各试验号中砂、重晶石粉、水泥、石膏 以及硼砂水溶液的用量备置原料。称量精度为:骨料1%,硼

8、砂为土 0.5%o由于搜拌机单次拌和量的限制我们需要每个试验组分两次拌和。 2、预备试模，为了便利拆模，将塑料薄膜贴于试模的内壁。3、拌合，开动搅拌机，向搅拌机内依次加入石英砂砂、重晶石粉、水 泥、石膏，干拌均勾，再将水溶液缓缓加入，全部加料时间掌握在2min, 水溶液全部加入后，连续拌合2min。拌合好后，将混合料取出备用。4、装料，将拌合好的材料依次装满7个模具并捣实，捣实后装量掌握 在试件体积的110%?115%之间。5、压制，安装模具顶盖，加压，将试件压制到预定的尺寸。6、脱模，在室温条件下，静置30分钟，脱模，将7个试件分别编号， 试件编号为:i-U-2, i-3, i-4, i-5

9、, i-6, i-7,其中/为试验组号r/为,2, 3, 25) o7、养护，将编好号的试件，在室温20C左右、自然干燥条件下，养护 7天。参考文献：康希井，张建议等.相像材料中的相像配比J.淮南矿业学院学 报，1988,2:50-53.2范鹤，刘斌，等.高填土相像材料讨论J.东北高校,2007, 8(8): 1194-1197.3李宝富，任永康等.煤岩体的低强度相像材料正交配比试验讨论J.东煤炭工 程，2022,4:93-11954顾大制.相像材料和相像模型M.徐州：中国矿业高校出版社.1995.5林韵梅.试验岩石力学一一模拟讨论M.北京:煤炭工业出版社，1984. 46-49彭海明，彭振斌，韩金田等.岩性相像材料讨论J.广东土木与建 筑，2002, 12(12) : 13-17.：7白占平，曹兰柱，白润才.相像材料配比的正交试验讨论切.露天采煤技 术，1996, (3) : 22-23.8肖杰.相像材料模型试验原料选择及配比试验讨论D.北京：北京交通高校, 2022.