巖石相似材料的試驗(yàn)研究.pdf

1、相似模型試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際工程現(xiàn)象具有很大的相似性，因此相似模型試驗(yàn)可以定性和定量地體現(xiàn)天然巖體的受力特性，能夠比較準(zhǔn)確地分析與施工過(guò)程有關(guān)的實(shí)際巖土工程問(wèn)題，還能相對(duì)真實(shí)地分析具有復(fù)雜地層和地質(zhì)構(gòu)造的實(shí)際巖土工程問(wèn)題，等等。在新建的工程中，很多難以解決的工程問(wèn)題和巖土工程非常相關(guān)，從而引起巖土工程相關(guān)問(wèn)題原來(lái)越來(lái)復(fù)雜，因此急需解決的巖土工程問(wèn)題也相繼出現(xiàn)，因此應(yīng)用相似模型試驗(yàn)手段來(lái)解決當(dāng)前的一些巖土工程問(wèn)題就更具有實(shí)際的工程意義。本文首先

2、依據(jù)物理力學(xué)相似理論，列式進(jìn)行推導(dǎo)計(jì)算得出原型物理量與模型物理量之間應(yīng)滿足的比例關(guān)系，根據(jù)實(shí)際巖體的物理力學(xué)參數(shù)和相似比計(jì)算出模型相似材料的物理力學(xué)參數(shù)。除此以外，總結(jié)分析當(dāng)前國(guó)內(nèi)外巖體相似材料的組成和配比方案，然后自行研制巖體延性破壞相似材料和巖體脆性破壞相似材料，隨后用自行研制的這兩種相似材料澆筑制作小型試件，并進(jìn)行單軸壓縮試驗(yàn)來(lái)得到相似材料的物理力學(xué)性能。主要研究?jī)?nèi)容如下：
　?、僭敿?xì)介紹了巖土相似模型試驗(yàn)應(yīng)遵循的物理力學(xué)相

3、似原理，然后列出原型和模型應(yīng)滿足的平衡方程、幾何方程、物理方程、應(yīng)力邊界條件和位移邊界條件進(jìn)行計(jì)算，從而得到了相似模型試驗(yàn)應(yīng)滿足的相似關(guān)系。除此以外，還對(duì)巖土相似模擬試驗(yàn)的常用量測(cè)方法進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹。根據(jù)物理力學(xué)相似原理要求物理量、幾何尺度、數(shù)學(xué)量等滿足相似比的原理為依據(jù)，對(duì)物理力學(xué)相似原理三定理進(jìn)行了簡(jiǎn)單地分析敘述，并指出了相似原理應(yīng)用在實(shí)際的相似模型試驗(yàn)中存在的一些局限性，從而提出依據(jù)實(shí)際工程中特別需要研究的問(wèn)題有必要建立數(shù)學(xué)物理概

4、化分析模型。依據(jù)前人在巖土工程中的應(yīng)用物理相似模型試驗(yàn)的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)相似材料物理模型試驗(yàn)的設(shè)計(jì)理念進(jìn)行了簡(jiǎn)單地描述；
　?、诰C合分析及總結(jié)前人研制的巖體相似模型材料，最終決定采用河砂、重晶石、環(huán)氧樹(shù)脂、聚酰胺、硅橡膠、酒精作為原材料來(lái)配制能模擬巖體延性破壞性質(zhì)的相似材料，并且最終研究分析，能模擬巖體脆性破壞性質(zhì)的相似材料可以采用河砂、重晶石、松香、酒精為原材料來(lái)進(jìn)行配制，并且可以改變配制巖體相似材料原材料中的膠凝材料（如環(huán)氧樹(shù)脂、聚酰

5、胺、松香）的用量，可以使巖體相似材料的彈性模量、抗壓強(qiáng)度在較大范圍內(nèi)變化以便滿足不同實(shí)際巖土工程的模型試驗(yàn)的要求；
　?、垡罁?jù)總結(jié)分析得到的相似材料的組成配比，澆筑制作相似材料的小型試件，待試件干燥硬化后用實(shí)驗(yàn)室的電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行單軸壓縮試驗(yàn)，從而得到相似材料小型試件的力-位移全過(guò)程曲線，依據(jù)得到的力-位移全過(guò)程曲線可以知道相似材料的彈性模量、抗壓強(qiáng)度以及延性破壞性質(zhì)、脆性破壞性質(zhì)，得到的數(shù)據(jù)可以為以后的相似模擬試驗(yàn)提供相似材料