深卸荷成因机理物理模拟试验相似材料研究.pdfVIP

第31卷第9期 长江科学院 院报 V01．31No．9 201 4年9月 Journalof RiverScientificResearchInstitute 0 1 4 Yangtze Sep．2 DOI：10．3969／j．issn．1001-5485．2014．09．018 2014，31(09)：93—98，104 深卸荷成因机理物理模拟试验相似材料研究 陈子扬，赵其华。彭社琴，韩刚 (成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，成都610059) 摘要：某工程边坡深卸荷形成机理的物理模拟试验要求模型材料的重度与原型一致，强度是原型的0．002倍。该 材料具有相对较高重度、低强度的特征。如何研制和试配出该特性的相似材料是物理模拟试验成败的关键环节。 从材料选择、模具设计、试样制作、配合比试验等方面系统开展了模型相似材料的试验研究，最终获得满足试验要 求的材料组成、配比及工艺。该材料由铁粉、重晶石粉、石英砂、松香酒精溶液按规定配比均匀拌合击实而成。材 料物理力学参数可调整的范围较大，对于类似研究可通过调整组成材料的含量而达到相应的目标参数。因此，研 究不仅为该物理模拟试验提供了技术保证，而且可对类似研究提供借鉴和参考。 关键词：深卸荷；物理模拟；相似材料；试验研究 中图分类号：TU43 文献标志码：A 文章编号：1001—5485(2014)09—0093—06 材料配合而成¨。3J。韩伯鲤等H1研制的MSB材料、 李钟奎等怕1研制的NIOS相似材料、左保成等M1以石 1 研究背景 膏作为胶结剂，张强勇等o7|、王汉鹏等¨1研制的铁晶 某工程边坡深卸荷形成机理的物理模拟试验中 砂胶结岩土相似材料以酒精松香溶液作为胶结剂，石 的原型岩体为隐晶质玄武岩，重度为28．3kN／m3， 豫川掣91、冯文凯等‘101、蔡国军等‘11l、刘云鹏等‘121、 抗压强度为200MPa。考虑到本次模拟试验是在自 邹威等¨纠以液体石蜡作为胶结剂，均具有较好的性 重应力场中模拟开挖卸荷，模型材料重度应与原型 能。但已有相似材料的研究成果，大部分仅说明了相 一致，因此选择重度相似比c，为1：1；几何相似比 似材料配合比的设计原则，针对各自具体试验所需的 C。=1：500，即模型材料强度是原型的0．002倍，抗压 参数配制而成，并未给出具体参数所对应的配合比， 强度盯。=400kPa，主要参数见表l。可见该材料具对本试验的可借鉴性有限，因而有必要针对本试验的 相对较高重度、低强度的特征。本次模型试验相似 要求展开相似材料配合比试验研究。 材料选取重度、抗压强度和抗剪强度作为控制参数， 本文从材料选择、模具设计、试样制作、配合比 由于相似材料目标强度很低，且泊松比和抗拉强度 试验等方面系统开展了模型试验相似材料的试验研 在试验中不是主要参数，本文暂不考察。能否研制 究，最终获得了满足模型试验要求的试验材料、配比 和试配出试验所需的相似材料是能否正确模拟工程 及工艺。 原型的关键，决定着物理模拟试验成败。 表1 试验原型及模型主要物理力学参数 Table1 Main andmechanical of 2相似材料的选择 physical parameters andmodel prototype 目前物理模拟试验选用的相似材料骨料主要有 重晶石粉、石英砂、氧化锌、铁粉