基于正交试验的千枚岩相似材料配比研究

基于相似理论与正交设计法,采用石膏、膨润土、河砂、水作为原材料配制满足千枚岩力学特征要求的相似材料,通过测试相似材料的弹性模量、泊松比、黏聚力、内摩擦角,分析石膏与河砂的质量比、膨润土质量比、含水率对相似材料力学参数的敏感度与显著度,研究符合千枚岩基本力学性能的相似材料配比。结果表明,4种配制材料的弹性模量、黏聚力、内摩擦角、泊松比基本在室内物理模型相似材料力学参数的范围内;石膏与河砂的质量比对相似材料弹性模量、内摩擦角、黏聚力、泊松比的影响较显著,其中对黏聚力和泊松比的影响最大,贡献率分别为83.9%、78.0%;膨润土质量比对相似材料内摩擦角和泊松比的影响仅次于石膏与河砂的质量比,贡献率分别为31.0%、13.0%;含水率对相似材料弹性模量和黏聚力的影响仅次于石膏与河砂的质量比,贡献率分别为32.4%、12.6%;M(石膏)∶M(河砂)∶M(膨润土)∶M(水)=1.00∶0.50∶0.15∶0.25时,相似材料可以较好地模拟千枚岩的力学性能。