松软砂岩型铀矿床相似材料配比试验研究

针对松软砂岩型铀矿床在常规开采过程中存在巷道稳定性差、难以成型的问题,开展巷道开挖支护相似材料配比试验。以细砂、重晶石粉、膨润土、425普通硅酸盐水泥为原料,采用正交试验方法,获得了不同配比条件下相似材料的单轴抗压强度、密度、单轴抗拉强度等物理力学参数。研究表明,与矿岩物理力学参数接近的相似材料配比为:灰砂质量比为1∶8,m(重晶石粉)∶m(砂)为20%,m(膨润土)∶m(砂)为8%,细砂粒径-2.00 mm;得到的相似材料的关键指标(密度、单轴抗压强度和单轴抗拉强度)与矿岩比较接近,误差均在7%之内。相似材料配比试验结果能够满足相似模拟试验要求,研制的松软砂岩相似材料可为开展巷道开挖与支护相似模拟试验提供参考。

郑州市域粉质黏土相似材料配比试验研究

文章结合郑州市轨道交通10号线盾构下穿南水北调干渠工程,针对盾构掘进的粉质黏土地层工况,根据相似理论计算相似材料的相似比尺,通过大量的相似材料配比试验,配制出一种新的粉质黏土相似材料,相比于原状粉质黏土,该相似材料呈现出“高密度、高摩擦角、低黏聚力、低压缩模量”的性质特点;通过对铁粉质量、锯末质量比、膨润土质量比、水质量4个因素的敏感性分析,获得铁粉、锯末等基础材料对相似材料物理力学性质指标的敏感性,并提出严控含水量的重要性。研究成果可为开展粉质黏土相似模型试验提供相似材料配比方案,为郑州市域该土层内的相关工程建设提供参考。

大尺寸工程模型试验中的相似材料配比试验研究

大型物理模型试验是研究复杂工程问题的重要方法,如何快速、准确地确定相似材料配比是试验中至关重要的一环.为降低试验成本、简化试验步骤、充分调用原料性能,采用河砂、水泥和石膏这三种最普通的原料,以骨胶比(河砂与水泥石膏的质量比)和水膏比(水泥与石膏的质量比)为变量,进行了45组对比试验,对相似材料的物理及动、静力学参数进行了研究.获得了以河砂、水泥和石膏为原料配制的相似材料各物理量的变化区间;探讨了骨胶比和水膏比对相似材料各物理量的控制作用,并对比了其敏感性;基于多元线性回归分析建立了各因素与物理量间的定量关系,得到的拟合公式能较好地描述相似材料的性质.

深埋隧硐模型试验相似材料配比的多元回归分析

为研究深埋岩体相似材料影响因素的显著性,以确定相似材料配比的多元回归方程,采取正交试验方法,选取传统相似材料配比方案中砂胶比(A)、胶结材料石灰含量(B)、胶结材料石膏含量(C)和云母含量(D)为试验因素,同时设置空列为误差列以考虑试验误差的影响,通过单轴抗压和直剪试验等物理试验得到试件的内摩擦角、抗压强度、抗拉强度和粘聚力等物理力学指标,通过极差法求出各因素各水平均值极差,通过分析得出影响规律,即随着试验因素胶结材料(B)的石灰含量增大,相似材料内摩擦角、粘聚力、抗拉强度和抗压强度显著增大,而随着因素砂胶比(A)的减少,相似材料密度与内摩擦角显著减小。通过方差法将各因素影响参数大小进行量化,获得了各因素影响参数贡献率,其中,试验因素胶结材料中的石灰含量(B)对试件内摩擦角、抗拉强度、抗压强度和粘聚力影响贡献率最大,依次为59.1%、53.7%、53.4%和48.3%,表明试验因素胶结材料中的石灰含量(B)对试件内摩擦角、抗拉强度、抗压强度和粘聚力起到主要控制作用,而试验因素砂胶比(A)对试件的密度和粘聚力影响贡献率最大,依次为77.4%和42.0%,表明试验因素砂胶比(A)对试件的密度和粘聚力起到显著控制作用。最后根据各因素对相似材料力学参数影响的贡献率,选取具有显著控制作用的影响因素进行多元回归分析,得到了可用于试验配比的多元回归方程。

膏体充填相似材料配比及力学特征分析

根据某煤矿2351工作面的实际情况,对膏体充填的相似材料、配比及力学特征进行分析,得到了实验室相似条件下的充填材料P10的最优配比。

模型试验中岩质相似材料配比研究

模型试验是目前研究复杂岩体的力学特征的一种重要研究手段,相似材料的选取与制作极为重要。文章介绍为了研究符合要求的相似材料的配比与物理力学参数之间的关系,采用重晶石粉、石英砂作为、水泥、石膏、水五种材料进行配比试验研究。通过进行三因素五水平的的正交试验法,得到了25组不同配比相似材料,分别进行力学试验,采用极差分析与方差敏感性分析,得出:胶结材料占总量的比例与抗压强度、抗拉强度、弹性模量呈现明现的正相关,水泥所占胶结材料的比例与密度呈正相关,重晶石粉占骨料的比例与弹性模量呈波动变化,该结果可为今后相似材料配比提供一定的理论依据。

边坡模型相似材料配比试验研究

针对边坡模型试验相似材料配比问题,系统总结了国内外常用的岩体及边坡相似材料配比研究现状:相似材料的配比对物理力学参数特性的影响很大,而不同学者采用的材料及配比方案差异较大,使得边坡模型试验的成果难以得到全面的推广;目前,重晶石粉、石英砂、石膏、甘油、水能模拟自然界中大多数类型的岩体,是进行边坡模型试验的理想材料.采用三因素四水平的正交试验法,对16组不同配比相似材料进行力学试验,通过极差和方差敏感性分析得出结论如下:重晶石粉含量与密度成正比,石膏含量对密度影响不显著;抗压强度与石膏含量呈正相关关系,甘油占比对抗压强度影响明显,呈现先略微增大后急剧降低的特征;弹性模量与甘油和重晶石粉占比呈负相关关系;抗拉强度与甘油占比呈负相关关系,与石膏占比呈正相关关系;随着石膏含量的增加内聚力呈现增大的趋势;内摩擦角呈现出随重晶石粉含量增加而减小的趋势.该问题的研究对边坡模型试验相似材料的配比具有一定的指导意义.

高填土涵洞相似材料模型试验与数值模拟

依据相似理论,采用正交试验和增加局部试验相结合的方法在最少的试验次数下确定相似材料的配比,得出材料配比用量与力学指标的关系。根据现场资料,满足几何相似条件,制作相似材料涵洞模型。在模型上逐层填土、分级加载来模拟实际施工过程。以盖板涵为例,测出模型关键部位的应变、应力结果。把模型试验的结果按照相似指标推算出原型结构的应力分布。用有限元软件ANSYS进行涵洞受力全过程的数值模拟,并将数值模拟结果与模型试验、模型试验推算出的原型结构应力数据加以对比。结果表明,模型试验和有限元数值模拟二者可以互相印证,对实际工程设计具有参考意义。

层状岩质边坡开挖过程相似模型试验

层状岩质边坡是自然界中分布较广的一类边坡。本文以云南某矿山采场边坡为例,应用二维物理模型对层状岩质边坡进行了模拟研究。在遵循相似理论的前提下,确定了本次模型试验的参数和相似材料的配比。本次模型试验分三步进行,首先,根据现场岩体的分布情况对模型进行堆砌建造,其次,对模型进行开挖,最后,对模型上观测点的变形进行监测。最终总结出层状岩质边坡的变形规律和内部围岩的变形趋势以及潜在的滑移破坏模式。

浅埋煤层房柱式采空巷道地震物理模型设计及制作

针对陕北浅埋煤层房柱式采空区探测精度不高的问题,制作地震物理模型进行浅埋煤层房柱式采空区物理模拟研究。按照物理模拟几何尺寸和波阻抗相似比原则设计地震物理模型;进行大量相似材料配比试验,确定低速黄土层相似材料为环氧树脂和硅橡胶(1∶1.2),泥岩相似材料为环氧树脂、硅橡胶和滑石粉(1∶0.2∶0.6),煤层为环氧树脂和硅橡胶(1∶0.4),泥质砂岩相似材料为环氧树脂和滑石粉(1∶0.8),砂岩为环氧树脂和滑石粉(1∶1.2);采用数控雕刻机雕刻煤层采空区及巷道保证高精度,利用浇筑法和粘接法相结合制作采空区夹心层及煤层倒扣浇筑的方法解决采空区巷道内留存空气的模型制作工艺难题,完成了房柱式采空巷道地震物理模型制作。经测量,物理模型的单层形态测量精度为0.2 mm、速度相对误差小于5%、密度绝对误差为±0.3 g/cm^(3),满足模型设计要求。

层状岩体地下开采物理模型试验研究

物理模型试验是岩土工程领域重要的研究手段之一。应用二维物理模型对地下开采进行模拟研究。首先是在遵循相似理论的前提下,确定模型试验的参数、相似材料的配比,根据现场工程地质情况,选择合适的剖面作为研究对象,之后进行模型的堆砌、开挖、变形的观测,最终总结出地下开采时围岩上观测点的位移矢量方向,变形的规律以及开挖所造成的影响范围。