地质力学模型相似材料模拟实验

1、地质力学模型相似材料模拟实验一、实验目的1、了解相似材料模拟的基本原理；2、掌握相似材料的选材原则和相似材料的组成；3、了解影响相似材料性质的因素；4、掌握相似材料配制和基本参数的测试方法。二、实验设备试件模具、计重台秤、量杯、胶砂搅拌机、浆液搅拌机、烘箱、压力实验机、 劈裂夹具、直剪仪、静态应变仪、千分表、磁性表座、比重天平三、实验要求1、通过查阅相关文献，掌握相似准则和相似定理，利用实验中心提供的实验设备及原材料，确定本小组实验方案，选择相似材料配制原材料。2实验中要详细记录实验工况和实验数据。注意留存重要实验环节图像资 料。3、实验容量60人，共分10组，6人为一组（注明组长、组员姓名、

2、学号及 手机号，按表1的样式制作成EXCE表格），。以组为单位到隧道实验室申领和借 用工具（隧道实验室电话：87936674,地址：土木楼东侧一楼）。表1地质力学模型相似材料模拟实验分组情况分组学号姓名班级联系方式备注第X组组长组员组员组员组员:组员三、实验步骤1根据相似理论确定相似材料的物理力学参数目标值。2、根据相似材料选材原则和已有文献数据，初步确定围岩和支护两种相似 材料配制的原料。3、利用正交实验设计方法，确定相似材料配比实验方案。4、根据围岩相似材料配比实验方案，计算各配比方案中各种原料的重量， 然后先称取骨料物料，混和搅拌均匀，再称取胶结物料，将胶结物料、水、添加 剂等按配比放入

3、搅拌容器中，与骨料混和料充分搅拌，将混合均匀的配料，用环 刀法测量容重（配制的相似材料压实程度应与正式模型实验时相似材料装料压实 程度一致），容重指标不能满足相似实验要求时，应按正交实验方法重新设计各 原料配比。然后用直剪仪测定满足容重相似指标的配比方案中相似材料的其它力 学指标（如黏聚力和内摩擦角）。5、根据实验结果，分析各因素水平对相似材料力学参数的影响程度，确定 初步实验方案中与相似材料参数目标值最接近的配比方案，若其个别力学指标与 相似材料目标值相差较大，则需根据各因素的影响程度，在初次最佳相似配比方 案基础上，重新设计配比方案，重复以上过程，确定满足要求的较优配比方案。6、支护相似材

4、料模拟需根据实验方案，初步选定水膏比，将按水膏比配制的石膏浆液搅拌均匀，然后倒入的试模中，待石膏凝固后脱模，先自然干燥1d再放入烘箱70C烘干，然后对试件进行物理、力学参数测试，实验项目由给 定的原型材料参数情况而定，直至支护相似材料的主要参数满足相似实验要求。四、实验任务（1）以几何相似比50进行岩体相似材料配比实验，原型围岩物理力学参数见 表2。表2原型围岩物理力学参数围岩级别容重丁3(kN/m )变形模量E(MPa)泊松比“黏聚力C(kPa)内摩擦角©(。厂IV20-23130060000。 30。 3520070027 39V17-201000 20XX0。 350。 455

5、0 20020 27(2)以几何相似比50进行喷射混凝土支护相似材料配比实验，喷射混凝土 物理力学参数见表3。表3原型喷射混凝土材料物理力学参数喷射混凝土容重7弹性模量E抗压强度c抗拉强度6强度等级3(kN/m )(MPa)(MPa)(MPa)C2522230012。51。3五、思考题1影响相似材料性质的因素有哪些？2、如何确定相似材料配比实验方案。六、实验报告每组提交实验报告一份，实验报告封面另见附件。实验报告内容应包括实验目的、相似材料模似实验原理、实验设备、相似材 料选择及配制实验步聚，实验原始数据和实验数据处理结果及分析(应分析正交 实验各因素水平对实验结果的影响)，实验结论及实验心得等。七、参考文献1袁文忠。相似理论与静力学模型实验。成都：西南交通大学出版社2、地质力学模型实验相似材料模拟实验指导书，石家庄铁道大学隧道与地 下工程实验室地质力学模型相似材料模拟实验报告