软岩模型试验中制作模型用的材料，涉及工程相似模型试验材料制备技术。本发明专利技术的特征是该材料含有粘土，利用该材料配制的试件在单轴和常规三轴压缩下均表现出大变形性能，其原料成分按重量份数比为：水9～13，水泥10～15，粘土14～25，砂200～205。本发明专利技术采用不同的配合比，实现模拟不同软岩变形性能的材料，模拟材料在单轴和三轴压缩下呈现大变形性能。利用本发明专利技术制备的模型材料，可克服现有模型试验中无法模拟材料的大变形及成本过高问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种软岩物理模拟试验中制备模型用的材料，属于工程相似模拟试验材料领域。
技术介绍
随着深部矿产资源深井开采及大型深埋洞室建设，出现了大量软岩洞室稳定性问题，但其研究不够深入，需进一步完善，模型试验是解决这类问题的有力措施，如何配制软岩相似材料成为研究软岩模型试验的关键问题之一。目前，软岩物理模型试验的相似材料主要有以下几种(一)采用石蜡、砂和凡士林等原料，参见李运来等，基于相似原理的膨胀性软岩模型材料试验研究，《建井技术》，2009，30 (I) 20 22 ;韦四江等，软岩巷道锚固体蠕变特性研究，河南理工大学学报(自然科学版)，2008，27 (5) :524 528。(二)采用砂、石膏作为主要原料，其余材料为添加剂，参见王慧敏，大口径钻进软质岩层相似材料模·拟，中南工业大学硕士学位论文(2009年)；郑力等，均质岩体中地下洞室的模型试验研究，第一届全国岩石力学数值计算及模型试验讨论会论文集，280 287 ;孔令强等，模拟煤体的相似材料配比试验研究，《露天技术》，2007，第4期33 36 ;刁心宏等，软岩隧道围岩压力模型试验研究，《华东交通大学学报》，2008，25 (5) :1 7。(三)采用重晶石作为主要材料，其他材料有石膏、砂、汽油、环氧树脂、聚酰胺、酒精、松香等，参见董昌周等，公路隧道模型试验相似材料试验研究，《现代隧道技术》，2010，47 (I) 11 16 ;李丹，白世伟等，软岩隧道围岩加固方法优化对比试验研究与分析，《岩土力学》，2010，31(赠I) :145 149。(四)采用铁精粉、钢砂或铜粉等主要材料，参见张强勇等，铁晶砂胶结新型岩土相似材料的研制及其应用，《岩土力学》，2008，29 (8) 2126 2130 ;李仲奎等，模型试验中制备模型用的材料，2005，专利号 ZL 02116676.5。上述模型材料中，采用石蜡、砂和凡士林原料制备工艺较复杂，温度要求较高，不适宜大体积模型试验，采用石膏等原料增加材料的脆性，不利于模拟单轴受压软岩的大变形性能。本专利技术的目的是提供一种可模拟软岩大变形性能、性质稳定、成本低且无污染的模型试验中制备模型用的材料，采用不同的配合比，实现模拟不同软岩大变形性能的材料。
技术实现思路
本专利技术提出的一种软岩物理模拟试验的模型材料，含有水泥、砂和水，其特征在于该材料中还含有粘土，其原料成分按重量份数比为水9 13，水泥10 15，粘土 14 25，砂 200 205。利用本专利技术制备的软岩模型用材料，可克服现有相似模型试验中无法模拟单轴受压材料的大变形问题，模拟材料在单轴受压下出现大变形性能。本专利技术所选用的粘土是市场上常见的300目细度的粘土，该类粘土在自然条件下稳定，材料来源广泛，易拌合均匀。为了调整配合比以适应不同的大变形性能，又添加了一定比例的干燥细砂，采用水泥增加材料的强度。实施例I模拟某深井软岩巷道地质力学模型试验，相似材料成分按重量份数比为水10，水泥13,粘土 14,砂200。夯压制作成直径50mm、高IOOmm圆柱体试件,试件在单轴受压下出现大变形性能，典型单轴压缩大变形应力应变曲线见说明书附图。附图说明 附图为相似材料在单轴压缩轴向应力应变曲线，在该图中应力应变曲线上升段无明显线直线段，没有明显峰值点，应力应变曲线出现塑化现象。权利要求1 一种软岩物理模拟试验中制备模型用的材料，含有水泥、砂和水，其特征在于该材料中还含有粘土，其原料成分按重量份数比为水9 13，水泥10 15，粘土 14 25，砂200 205。·全文摘要软岩模型试验中制作模型用的材料，涉及工程相似模型试验材料制备技术。本专利技术的特征是该材料含有粘土，利用该材料配制的试件在单轴和常规三轴压缩下均表现出大变形性能，其原料成分按重量份数比为水9～13，水泥10～15，粘土14～25，砂200～205。本专利技术采用不同的配合比，实现模拟不同软岩变形性能的材料，模拟材料在单轴和三轴压缩下呈现大变形性能。利用本专利技术制备的模型材料，可克服现有模型试验中无法模拟材料的大变形及成本过高问题。文档编号G01N1/28GK102890020SQ20111020590公开日2013年1月23日 申请日期2011年7月22日 优先权日2011年7月22日专利技术者刘汉东, 王四巍, 王忠福 申请人:华北水利水电学院本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种软岩物理模拟试验中制备模型用的材料，含有水泥、砂和水，其特征在于：该材料中还含有粘土，其原料成分按重量份数比为：水9～13，水泥10～15，粘土14～25，砂200～205。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘汉东，王四巍，王忠福，
申请(专利权)人：华北水利水电学院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。