可视化软土隧道模型试验相似材料的配置及其物理力学特性研究

可视化的模型试验是明晰软土隧道开挖诱发连锁事故触发机理的有效手段,而合理配比的相似材料是保证模型试验可靠性的关键。选取正十二烷、15#白油、熔融石英砂和纳米级白炭黑配置透明软土相似材料。通过密度与含油率测试、标准固结试验和固结快剪试验,开展配制材料力学和变形特性分析。研究结果表明:相似材料的密度在1.30~1.59 g/cm^(3)之间,含油率在36.13%~124.71%之间,初始孔隙比在0.70~2.34之间,压缩系数在0.09~1.04 MPa^(-1)之间,压缩模量在0.96~20.11 MPa之间,黏聚力在2.3~31 kPa之间,内摩擦角在14.82°~27.07°之间时,与天然软土相似。试样的e-p曲线均具有较为明显的“上凹型”,e-lgp曲线均呈近似直线下降趋势。每组配比的固结系数在7.87×10^(-4)~2.02×10^(-2)cm^(2)/s之间,符合天然软土固结系数取值范围。透明软土归一化后的剪应力-剪切位移曲线与天然软土的相同,均呈现应变硬化的特点。