第二章 相似模拟试验与测试技术..

2.1.3 模拟地质构造



岩体的不连续面－断层、破碎带、节理、裂隙、 层面 强度特征：内摩擦角φ，内聚力c 模拟材料 1.涂料:滑石涂料模拟塑性滑移；油脂涂料模拟黏 性滑移 2.干粉料：石灰粉、云母粉、滑石粉模拟层面 3.砂子：粒径不同的砂子模拟结构面和断裂面 4.人工锯缝模拟接触面和断层

2.1.5 相似材料的选择

常见岩石力学性能指标
相似材料要求：力学性能指标相似；瞬时 变形特性相似，塑性、脆性定性类型一致， 即模型与原型应变－应力曲线相似。
2.2 模型结构材料
2.2.1 模拟混凝土块 1.纯石膏 模拟材料 泊松比0.2左右，压拉比n＝4～5，弹模E＝1×10∧3～5 ×10∧3mpa 通过加入掺合料，改变泊松比μ＝0.15～0.2，n＝5～10，E＝（0.05～10） ×10∧3，使之接近混凝土。强度与水膏比有关，控制在1.0～2.0。 2.石膏硅藻土混合模拟材料 硅藻土由硅藻类水生物的介壳形成，主要成分二氧化硅，水硬性掺合料， 表面积大，吸水性强。使用时可在石膏浆体中吸收多于的水分，改善材 料的均质性。 泊松比接近混凝土，应力应变曲线呈直线。拉压比1/5～1/6,为混凝土 1/10~1/15的一半左右，模拟破坏不理想。 3.水泥浮石混合材料 浮石为多孔硅质岩石，密度小，能浮于水面。干燥时的强度1.5mpa。混 合材料强度低，与混凝土有较好的相似关系。
第二章 相似材料 2.1Leabharlann Baidu概述
2.1 概述

2.1.3 骨料的主要技术特征 （1）砂子：直径0.12～0.21mm纯净河砂 （2）黏土：密度大于2.6g/cm3,干燥磨碎，直径0.35mm筛 子筛分 （3）云母粉：密度2.7g/cm3,用于模拟裂隙和节理等弱面 （4）铁粉、重晶石粉、磁铁矿粉等重骨料，用于增大相 似材料容重。 （5）软木屑、浮石、炉渣等轻骨料，用于减小容重。 （6）硅藻土:硅藻化石为骨架的多孔沉积物，作用为吸收 混合物的多于水分、降低弹模。 （7）软木屑、砂子、聚苯乙烯可减小泊松比。 （8）尾砂
2.1 概述
2.1.4 胶结材料的主要技术特征 1.熟石膏（CaSO4· 1/2H2O) 天然生石膏（CaSO4· 2H2O)在150～170℃温度下煅烧研磨而成，密度 2.5～2.7g/cm3,容重0.012N/cm3,孔隙率50～60％。 170 ～200 ℃为可溶硬石膏； 400℃以上不溶硬石膏，不能凝结硬化；800℃以上高温煅烧石膏，凝结 慢，但强度及耐磨性较高。 建筑石膏、模型石膏(β型石膏)－常温、干燥条件下煅烧。 初凝时间—浆体丧失流动性的时间。几分钟 终凝时间－失去塑性的时间。十几分钟 缓凝剂：硼砂、动物胶、酒精 速凝剂：氯化钠、水玻璃、硫酸盐 稳定强度Rc＝5mpa±，拉压比1：4. 高强石膏(α型石膏)—蒸锅内，压力0.13mpa、124 ℃高温煅烧而成。晶体 粗，表面积大，溶解需水量为β型石膏一半，硬化后密度和强度高。 单向抗压强度 ：3h，Rc＝9～24mpa，7d ，Rc＝15～40mpa 初凝时间大于3min,终凝时间5～30min.
2.3 影响石膏胶结材料力学性质的主要性质

2.3.1水灰比 水灰比不同可呈三种状态：流动、正常、干散。 水灰比随石膏含量增加而减少。 2.3.2辅助胶结物 (1) 水泥：增加相似材料的强度到4mpa，减小拉压 比到1/8 (2)石灰：降低强度到0.06mpa；减少拉压比到1/12 (3)铁砂：提高容重。捣固成型 0.02~0.022~0.0245N/cm3 (4)炉渣灰：降低容重到0.012n/cm3


2.1.1 相似材料的基本要求 ⑴力学性质相似； 破坏问题：单向抗压强度、单向抗拉强 度与原型相似 ⑵力学性能稳定； 不易受外界条件影响，如温度、湿度 ⑶改变配比即能改变材料的力学性质； ⑷容易成型，制作方便，凝固时间短； ⑸材料来源广，成本低。 2.1 .2 相似材料的分类 1.骨料 河沙、尾砂、黏土、铁粉、云母粉、软木屑、硅藻土等 2.胶结材料 石膏、水泥、石灰、石蜡、树脂、水玻璃、高岭土

2.2 模型结构材料





2.2.2 模拟岩石 骨料：砂、尾砂 胶结材料：石膏（主） 水泥、石灰、高岭土（辅助） 模拟强度范围Rc＝15～150mpa，拉压比1/5~1/15 配比试验： 砂胶比－砂子与胶结物的比例； 胶结比－胶结物中主胶结物与辅助胶结物的比例； 配比号－第一位数字表示砂胶比，后面数字表示胶结比。 力学性能测定：制模试件－干燥－压力机下测定 强度的影响因素：砂胶比、含水率、泊松比、材料自身力 学性能
第二章 相似材料
2.1.4 胶结材料的主要技术特征
3.石灰 ◆气硬性材料,初始强度低1mpa左右。脆性，拉压比1/40 4.碳酸钙 ◆强度低，4d；Rc＝0.07mpa，Rt＝0.05mpa 5.高岭土 ◆强度极低，10d；Rc＝0.073mpa，Rt＝0.011mpa，拉压 比1/5.6,塑性大 6.树脂 可作胶结材料，也可单独注模。

2.1 概述
2.1.4 胶结材料的主要技术特征 2. 水泥 ◆水硬性材料。由石灰质原料和粘土质原料经配比 磨成生料后入窑煅烧成熟料，再加石膏磨细而成。 ◆性能指标：细度、凝结时间、强度、体积安定性、 水化热

◆种类：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸 盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥 ◆强度依标号龄期而异，拉压比1/8～1/20
2.3 影响石膏胶结材料力学性质的主要性质

2.3.3材料配比
砂胶比越大，强度越低；胶结物中石膏含 量增加，提高抗压强度，降低拉压比。 2.3.4 湿度 湿度增加，石膏胶结材料强度降低。


2.3.7 含水率的影响

温度湿度不变，试件含水率降低，强度增高并趋 于稳定。