人工合成透明土在岩土工程模拟中的研究现状及展望

为了实现岩土体内部变形和空间流动的直接观测研究。人工合成透明土的物理力学性能与自然岩土体成比例相似是其在岩土工程模拟中应用的前提。在内摩擦角、粘聚力等参数相似的基础上,透明度成为限制研究结果可视化程度的关键因素。将透明土技术与光学测试、图像处理技术相结合,可进行岩土体内部位移场、速率场和污染物渗流场的研究,从而开展大型复杂的物理模拟试验,真实的再现岩土体内部运移规律,实现岩土工程研究的可视化与精细化水平显著提高。

人工合成透明土的制备及最佳透明配合比研究

文章探讨了一种用于观测土体内部变形的人工合成透明土的配制方法。该透明土是将熔融石英砂作为颗粒材料,一定浓度的溴化钙溶液作为孔隙流体,在特定条件下配制而成。透明土具有土体的物理特性,同时整体近乎完全透明。通过以不同浓度的溴化钙溶液和石英砂混合进行对比试验得出:当溴化钙溶液浓度达到61%-62%时,土体透明程度最佳;同时通过对比不同粒径熔融石英砂制成的透明土得出,在相同溴化钙浓度下,石英砂的粒径越大,透明土的透明度越高,且还研究了时间等因素对透明土透明特性的影响。

人工合成透明土的孔隙流体折射率试验研究

针对多种与熔融石英砂折射率相匹配的人工合成透明土无机溶液孔隙流体,系统研究了孔隙流体折射率随温度、浓度(或体积比)的变化规律。试验结果表明,无机物的折射率与无机物溶质的固体颗粒的折射率没有太大关系,而与溶解度即浓度有关系,与离子结构有很大关系,与分子量大小有一定关系;无机物的折射率随着浓度的升高而升高且呈线性变化;无机物的折射率受温度的影响不明显,但是随着温度的升高而降低且呈线性变化。

BF分散效应对喷射混凝土韧性影响机制

玄武岩纤维(BF)喷射混凝土因其良好的韧性被广泛应用于地下工程,BF良好的分散性是其充分发挥增强增韧作用的关键。结合人工合成透明土技术与劈拉/抗弯强度试验,研究BF分散效应对喷射混凝土韧性的影响。定义了纤维平均贡献值αj和贡献增长系数γj评价不同掺量比的分散效果,分析最优掺量下的受拉破坏应力-应变曲线并建立本构方程,利用SEM技术观察纤维束在混凝土基体内的微观形态。结果表明:掺量为3 kg/m3时纤维在透明材料模型内部分散均匀无结团现象,掺量超过4.5 kg/m3后,纤维结团现象明显,试件韧性下降。由SEM结果可知,BF掺量过大会导致纤维无法均匀分散,降低对喷射混凝土的增益效果甚至起到劣化作用。