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碳纤维相似材料模拟采动岩体损伤破裂表征方法及试验研究
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作者 朱卫兵 赵波智 +1 位作者 宁杉 项佳豪 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第7期70-80,共11页
相似材料模拟试验是探究煤炭开采过程中覆岩破坏、岩层移动及岩层控制的重要手段,然而传统相似模拟材料难以对采动岩层内部损伤破裂及其动态发育过程进行有效监测。为此,将碳纤维引入矿山相似材料模拟实验领域,借助该复合材料电阻率变... 相似材料模拟试验是探究煤炭开采过程中覆岩破坏、岩层移动及岩层控制的重要手段,然而传统相似模拟材料难以对采动岩层内部损伤破裂及其动态发育过程进行有效监测。为此,将碳纤维引入矿山相似材料模拟实验领域,借助该复合材料电阻率变化对损伤的灵敏反馈,实现了相似模拟实验中采动岩层内部损伤与破裂规律的实时监测,并据此研发了一种具有损伤自感应功能的碳纤维相似模拟复合材料。研究发现随着碳纤维掺量的增加,相似材料电阻率变化与损伤系数演化规律趋于一致,且当相似模拟材料中碳纤维掺量≥2%,相似材料电阻率变化与损伤系数始终保持同步增长。基于此,探明了碳纤维相似模拟材料电阻率变化量与岩层损伤程度的关联效应,开展了近距离煤层过煤柱开采岩层结构动态演化与关键层破断时序物理模拟试验,分析了煤层开采全过程中的碳纤维相似材料电阻率变化特征,精准辨识了覆岩采动裂隙的发育程度、分布范围及各岩层损伤破裂时序,形成了适用于采矿工程相似模拟实验中的岩层损伤破裂动态过程新型量化与表征方法,为揭示采动岩层损伤破裂演化规律与优化岩层控制技术措施提供了科学依据。 展开更多
关键词 相似材料模拟 碳纤维 损伤自感应 损伤系数 采动裂隙 矿山压力 岩层控制
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人工堆积体相似材料与物理模型试验研究
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作者 陈帅 王永奇 +2 位作者 何玉琼 张家明 唐磊 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期333-339,共7页
针对人工堆积体边坡在降雨作用下易发生滑坡灾害的问题,依托某堆积体工程实例,以黏聚力、内摩擦角和渗透系数为主控因素,制备可表征堆积体渗流特性的相似材料。通过开展降雨物理模型试验,研究堆积体边坡在降雨入渗作用下的响应规律、裂... 针对人工堆积体边坡在降雨作用下易发生滑坡灾害的问题,依托某堆积体工程实例,以黏聚力、内摩擦角和渗透系数为主控因素,制备可表征堆积体渗流特性的相似材料。通过开展降雨物理模型试验,研究堆积体边坡在降雨入渗作用下的响应规律、裂隙发育、坡体变形与破坏模式。研究表明:堆积体边坡内部存在的孔隙与裂缝为雨水入渗提供优势通道;降雨强度越大,孔隙水压力与坡体变形越大,降雨滞后作用越强;堆积体破坏过程可分为坡体浸润侵蚀-坡顶冲沟产生-坡脚局部破坏阶段、破坏加剧阶段和整体破坏阶段。研究成果可为堆积体边坡模型试验提供参考。 展开更多
关键词 堆积体边坡 相似材料 降雨入渗 模型试验 破坏模式 裂隙发育 坡体变形
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地下储氢洞室模型试验中花岗岩相似材料的配合比试验研究
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作者 陈祎 李树忱 +1 位作者 张博钦 袁超 《济南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期212-220,共9页
为了满足地下储氢洞室模型试验中花岗岩相似材料容重、抗压强度、弹性模量、内摩擦角均应较大的要求,以石英砂、重晶石粉、铁精粉为骨料,石膏为胶结材料,聚羧酸减水剂、粉煤灰为调节材料,水为拌合剂,制备花岗岩相似材料,通过正交设计开... 为了满足地下储氢洞室模型试验中花岗岩相似材料容重、抗压强度、弹性模量、内摩擦角均应较大的要求,以石英砂、重晶石粉、铁精粉为骨料,石膏为胶结材料,聚羧酸减水剂、粉煤灰为调节材料,水为拌合剂,制备花岗岩相似材料,通过正交设计开展花岗岩相似材料配合比试验,测定不同配合比条件下花岗岩相似材料的物理力学性质,并分析各正交设计因素对花岗岩相似材料物理力学参数影响的敏感性。结果表明:花岗岩相似材料密度主要受铁精粉含量的影响,并且随着铁精粉含量的增大而增大;花岗岩相似材料的单轴抗压强度、弹性模量、抗拉强度受各正交设计因素影响的规律相近,并且随着重晶石粉、铁精粉与骨料的质量比以及石膏与骨料的质量比即胶骨比的增大而增大;各正交设计因素对花岗岩相似材料泊松比的影响均不显著,不同配合比条件下泊松比的波动范围较小;花岗岩相似材料的黏聚力主要受胶骨比的影响,并且随着胶骨比的增大而增大;花岗岩相似材料的内摩擦角主要受石英砂与骨料的质量比以及胶骨比的影响,并且随着以上2个正交设计因素的增大而增大,石英砂与骨料的质量比对内摩擦角的影响极其显著,胶骨比对内摩擦角的影响显著;不同配合比条件下花岗岩相似材料的物理力学参数取值分布较广,可以满足大部分地下储氢洞室模型试验对花岗岩相似材料的要求,同时可作为硬岩质类相似材料的选择和配合比优化的依据。 展开更多
关键词 地下储氢 花岗岩 相似材料 配合比试验 极差分析 方差分析 多元线性回归
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大型地下矿山采场开挖矿岩稳定性相似材料—数值模拟耦合分析方法
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作者 王子介 崔宇 +3 位作者 胡世超 李海峰 李光 梁峻瑀 《金属矿山》 北大核心 2025年第2期81-85,共5页
多盘区、大采矿结构参数充填采矿法下的地下矿山采场开挖过程中的矿岩稳定性主要采用数值模拟或者相似材料试验等单一方法进行评价。为此,本研究结合室内相似材料试验与数值模拟手段,提出了相似材料—数值模拟耦合分析方法。以西鞍山铁... 多盘区、大采矿结构参数充填采矿法下的地下矿山采场开挖过程中的矿岩稳定性主要采用数值模拟或者相似材料试验等单一方法进行评价。为此,本研究结合室内相似材料试验与数值模拟手段,提出了相似材料—数值模拟耦合分析方法。以西鞍山铁矿为例,采用所提方法对该矿山-340 m中段以上的盘区开采过程进行了稳定性分析,结果表明西鞍山铁矿矿岩体稳定性良好,采场可以采用胶结充填与尾砂充填相结合的方法替代目前的全胶结充填。相似材料试验根据相似比计算得到的地表位移为90~120 mm;数值计算岩层出现的最大位移为106.6 mm,二者较为相似。所提方法对于西鞍山铁矿采矿方法的优化和开采过程中的盘区矿岩稳定性分析评价有一定的参考意义。 展开更多
关键词 相似材料试验 采场稳定性 充填体 摄影测量系统 数值计算
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基于正交试验的煤岩相似材料最优配比研究 被引量:3
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作者 朱昌星 刘旭 赵伟浩 《河南理工大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第2期34-40,共7页
目的为了探寻煤岩相似材料最优配比,方法以赵固一矿煤样的自然视密度、单轴抗压强度、弹性模量为模拟指标,采用正交设计法开展相似材料配比试验。选用碳酸钙、水泥、细河砂、煤粉、蒸馏水为原料,以骨料与胶结剂质量比、胶结剂成分间质... 目的为了探寻煤岩相似材料最优配比,方法以赵固一矿煤样的自然视密度、单轴抗压强度、弹性模量为模拟指标,采用正交设计法开展相似材料配比试验。选用碳酸钙、水泥、细河砂、煤粉、蒸馏水为原料,以骨料与胶结剂质量比、胶结剂成分间质量比、骨料成分间质量比和掺水率为控制因素,按照4因素3水平正交配比方案制备了9组相似材料。结果试验结果表明:不同配比下相似材料物理力学参数变化较大,各因素对模拟指标影响规律性强,且骨胶比对相似材料各模拟指标起控制作用,自然视密度、单轴抗压强度、弹性模量均随骨胶比增加而显著下降。通过多元线性回归分析得到相似材料最优配比为碳酸钙∶水泥∶河砂∶煤粉∶水=1∶4∶0.9∶5.8∶3.3,经验证,使用该配比制作的试样在物理力学参数、单轴压缩曲线和破坏形态上能够很好地模拟原煤。结论该研究采用理论与试验相结合的方法寻找最优配比有效可行,可为煤岩相似材料领域研究提供一定借鉴。 展开更多
关键词 相似材料 正交试验 敏感性分析 多元线性回归
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模拟软岩蠕变特性相似材料的研制及试验分析
6
作者 李媛 王永岩 《青岛农业大学学报(自然科学版)》 2024年第2期151-156,共6页
为快速、有效地反映软岩介质的蠕变特性,根据模型试验的相似原理,通过配比和力学试验,研制出一种具有快速蠕变特性的软岩相似材料,它由沥青、河砂、铁粉和橡胶粉按一定配比搅拌压实而成。瞬时抗压强度测定、弹性模量测定,以及分级加载... 为快速、有效地反映软岩介质的蠕变特性,根据模型试验的相似原理,通过配比和力学试验,研制出一种具有快速蠕变特性的软岩相似材料,它由沥青、河砂、铁粉和橡胶粉按一定配比搅拌压实而成。瞬时抗压强度测定、弹性模量测定,以及分级加载下的单轴蠕变试验表明:相似材料的物理参数变化范围大,具有瞬时弹性特征;轴向蠕变过程具有衰减、等速和加速蠕变三个阶段特性;相似材料能在短时间内模拟软岩蠕变特性。有望为软岩工程提供一种短期、高效、准确的软岩蠕变新模型。 展开更多
关键词 软岩 相似材料 相似原理 应力-应变
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岩体物理模拟实验中的相似材料配比 被引量:2
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作者 牛耀 苏占东 +8 位作者 孙进忠 张昊 吴雪丽 林淇七 王鸷文 李梓檬 朱焕欣 张建勇 梁金平 《吉林大学学报(地球科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1645-1656,共12页
为确定岩体物理模拟实验中常见相似材料的配比,首先选取河砂、重晶石粉、石膏和水泥四种原料,采用正交设计的方法,设置骨胶比(河砂和重晶石粉质量与石膏和水泥质量之比)、水膏比(水泥质量与石膏质量之比)和重晶石掺量(重晶石粉质量与骨... 为确定岩体物理模拟实验中常见相似材料的配比,首先选取河砂、重晶石粉、石膏和水泥四种原料,采用正交设计的方法,设置骨胶比(河砂和重晶石粉质量与石膏和水泥质量之比)、水膏比(水泥质量与石膏质量之比)和重晶石掺量(重晶石粉质量与骨料质量之比)3个因素,每个因素5个水平,开展单轴压缩情况下的密度试验和声发射试验,然后确定不同配比对相似材料物理力学指标和表征损伤程度指标(D)的敏感性。试验结果表明:在骨胶比影响下,相似材料密度、抗压强度和弹性模量的极差最大,分别为0.13 g/cm^(3)、2.60 MPa和247 MPa,F检验值最大,显著性最高;在重晶石掺量影响下,泊松比的极差最大,为0.09,同样显著性最高;在骨胶比影响下D的极差最大,为0.25,显著性最高。总的来说,骨胶比对相似材料密度、抗压强度、弹性模量和D起控制作用,重晶石掺量对泊松比起控制作用;重晶石掺量最优为20%。 展开更多
关键词 物理模拟实验 相似材料 正交设计 敏感性 损伤特征
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煤体相似材料孔隙率调控方法及正交试验研究 被引量:2
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作者 张春华 李崎纶 《安全与环境学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期2970-2980,共11页
孔隙是煤层瓦斯赋存和运移的重要影响因素,但目前煤与瓦斯突出相似试验材料较少考虑孔隙率相似性。优选樟脑颗粒作为煤体孔隙率调控材料,考虑不同樟脑颗粒级配、质量分数、成型压力及水泥质量分数因素影响,基于正交设计制备16个相似材... 孔隙是煤层瓦斯赋存和运移的重要影响因素,但目前煤与瓦斯突出相似试验材料较少考虑孔隙率相似性。优选樟脑颗粒作为煤体孔隙率调控材料,考虑不同樟脑颗粒级配、质量分数、成型压力及水泥质量分数因素影响,基于正交设计制备16个相似材料试件,通过测试各试件的孔隙率、坚固性系数、瓦斯放散初速度和渗透率参数,建立诸影响因素与试件参数间的量化关系式,进而获得了林盛煤矿突出煤层煤样相似材料的配比,并进行了验证。结果显示:樟脑颗粒比干冰颗粒更适合作为孔隙率调控材料,樟脑颗粒质量分数对材料孔隙率影响较大,级配影响较小;通过樟脑颗粒孔隙率调控所制备的试件与原煤样坚固性系数、放散初速度和渗透率均具有良好的相似性。 展开更多
关键词 安全工程 煤体相似材料 樟脑颗粒 孔隙率调控 正交试验
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基于IBM SPSS统计分析的相似材料配比试验研究 被引量:1
9
作者 孙利俊 蔚保宁 《中国矿业》 北大核心 2024年第S02期351-356,共6页
相似材料模拟试验是岩土工程中常用的研究方法,而相似材料的选择及配比一直是相似材料试验研究中很重要的一部分。为确定矿山相似材料模拟试验中常用相似材料河砂、石膏、大白粉的配比,采用正交设计4因素5水平试验方法,选取骨胶比(骨料... 相似材料模拟试验是岩土工程中常用的研究方法,而相似材料的选择及配比一直是相似材料试验研究中很重要的一部分。为确定矿山相似材料模拟试验中常用相似材料河砂、石膏、大白粉的配比,采用正交设计4因素5水平试验方法,选取骨胶比(骨料/胶结物)、胶结物比例(石膏/大白粉)、水灰比(水/灰料)、风干天数四个影响因素作为研究对象,制作25组共75个胶结相似材料标准试件,进行单轴压缩试验,利用极差法和IBM SPSS软件分析各因素对试件密度和单轴抗压强度敏感性。结果表明:胶结相似材料的密度和单轴抗压强度受骨胶比的影响最为显著;胶结物比例与胶结相似材料的密度和单轴抗压强度关系不明显;水灰比对胶结相似材料单轴抗压强度影响较小,但对胶结相似材料密度影响明显;风干天数对胶结相似模拟材料密度影响较小,但对胶结相似材料单轴抗压强度影响尤为显著。此外,针对同组试件密度分布不均匀问题,提出单个试件装料前称量的制作方法,减小同组试件间的差异。研究结果为矿山相似材料模拟试验设计提供参考。 展开更多
关键词 相似材料 正交设计 密度分布 敏感性 非线性回归
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单双目近景摄影测量联合监测弱胶结覆岩叠合式相似材料模型研究 被引量:1
10
作者 张国建 臧耿晨 +4 位作者 郭广礼 李怀展 杨向升 王荟钦 于承新 《中国矿业》 北大核心 2024年第3期113-123,共11页
相似材料模型是研究矿山开采岩层运动的重要手段,随着采深的增大,多采区采动联合影响的区域变形响应问题逐渐成为关注的焦点。为了克服常规相似材料模型研究深部开采问题的结果失真,以及常规监测技术在观测相似材料模型整体动态变形及... 相似材料模型是研究矿山开采岩层运动的重要手段,随着采深的增大,多采区采动联合影响的区域变形响应问题逐渐成为关注的焦点。为了克服常规相似材料模型研究深部开采问题的结果失真,以及常规监测技术在观测相似材料模型整体动态变形及任意点动态变形的不足,本文提出叠合式相似材料模拟的新思路,并采用单双目近景摄影测量联合监测新技术研究弱胶结覆岩运动规律。实验结果表明,叠合式相似材料模拟充分考虑了相似原理及覆岩中的关键层结构,研究结果更加可靠,基于等距虚拟面的数字摄影技术监测精度达到0.12 mm,能够满足大几何相似比物理模型的监测精度。通过研究深部矿区覆岩破坏规律发现,宽深比为0.85是白垩系砂岩的临界破坏点,采空区面长大于临界尺寸时将导致显著的冲击地压甚至矿震。单双目近景摄影测量联合监测新方法为研究深部开采区域性岩层移动响应过程提供了技术支持。 展开更多
关键词 弱胶结覆岩 叠合式相似材料模型 近景摄影测量 岩层移动 动态监测
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小相似比高位滑坡模型试验相似材料研究 被引量:1
11
作者 陈矿雨 赵其华 《人民长江》 北大核心 2024年第9期187-193,共7页
相似材料的选取和配制是成功模拟原型斜坡的关键。对于坡高几百米甚至上千米的高位滑坡,由于试验条件的限制,在进行物理模拟试验时常常需要采取小相似比(1∶100~1∶1 000)并配制出强度较低的相似材料,而现有的相似材料强度往往偏大,难... 相似材料的选取和配制是成功模拟原型斜坡的关键。对于坡高几百米甚至上千米的高位滑坡,由于试验条件的限制,在进行物理模拟试验时常常需要采取小相似比(1∶100~1∶1 000)并配制出强度较低的相似材料,而现有的相似材料强度往往偏大,难以满足试验要求。以四川省茂县松坪沟沟口坡高500 m的顺层岩质斜坡为原型,设计了几何相似比为1∶200的振动台模型试验,并采用正交试验法设计了16组配比试样,以(铁粉+重晶石粉)/骨料、铁粉/(铁粉+重晶石粉)、石膏/混合料、水/混合料、甘油/混合料质量比为5种因素,每种因素设置4个水平,通过室内试验测试出每组试样的物理力学参数。结果表明:所配制材料的力学参数变化区间较大,能满足小相似比、高密度、高内摩擦角和低强度相似模型试验的需求;相似材料黏聚力随重晶石粉和铁粉含量的增加呈现先减小后增大的趋势;内摩擦角随石英含量的增加而先增加后减小;弹性模量随重晶石粉和铁粉含量的增加而先增大后减小。试验结果对类似小相似比模型试验材料的配制具有参考意义。 展开更多
关键词 高位滑坡 相似材料 相似 正交试验 极差分析 回归分析 松坪沟
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低强度冲击倾向性煤岩相似材料配比试验研究
12
作者 梁伟康 华心祝 +2 位作者 李琛 潘伟鹏 谢宇航 《煤炭工程》 北大核心 2024年第11期132-139,共8页
物理模拟试验是研究煤岩冲击地压的重要科学手段之一,研制出低强、冲击倾向性的煤岩相似材料,是冲击地压物理模拟研究的关键。针对材料性能要求,引入冲击能量指数和脆性指数,采用正交试验设计法与敏感性分析法,选取碳酸钙含量、重晶石... 物理模拟试验是研究煤岩冲击地压的重要科学手段之一,研制出低强、冲击倾向性的煤岩相似材料,是冲击地压物理模拟研究的关键。针对材料性能要求,引入冲击能量指数和脆性指数,采用正交试验设计法与敏感性分析法,选取碳酸钙含量、重晶石粉含量、石膏水泥质量比和水含量4个因素,设计4因素5水平共25组正交配比方案。开展试样单轴压缩及声发射特征试验,得到试样应力-应变曲线和声发射演化特征并测定每组试样强度、冲击能量指数等性能参数,对比分析各试验参数在4个影响因素不同水平下的变化规律,并以冲击能量指数和脆性指数作为筛选条件挑选相似材料配比方案。试验结果表明:水含量和碳酸钙含量是制备低强度冲击强煤岩相似材料的主导因素,改变石膏水泥质量比能够调节相似材料脆性程度与强度;以冲击能量指数K_(E)≥1.5、脆性指数B_(Izhou)≥0.2为选择标准,共得到6组低强度高冲击倾向材料配比,水含量为19%~25%,碳酸钙含量为26%~32%时制备试样冲击倾向性能够满足试验要求;试样加载过程中,屈服阶段之前声发射事件不活跃,进入屈服阶段后振铃计数陡增,出现高能量破坏,屈服前后呈现“平稳过渡,急剧上升”的趋势。 展开更多
关键词 冲击能量指数 相似材料 冲击地压 脆性指数 声发射
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含瓦斯煤相似材料研制及其突出试验应用 被引量:68
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作者 王汉鹏 张庆贺 +5 位作者 袁亮 薛俊华 李清川 周伟 李建明 张冰 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1676-1682,共7页
采用相似物理模拟试验研究煤与瓦斯突出机制和规律是目前有效的方法,含瓦斯煤体相似材料是突出定量模拟的关键因素。研制出一种新型的含瓦斯煤体相似材料,该相似材料以一定粒径分布的煤粉为骨料,以腐植酸钠水溶液为胶结剂,混合压制成型... 采用相似物理模拟试验研究煤与瓦斯突出机制和规律是目前有效的方法,含瓦斯煤体相似材料是突出定量模拟的关键因素。研制出一种新型的含瓦斯煤体相似材料,该相似材料以一定粒径分布的煤粉为骨料,以腐植酸钠水溶液为胶结剂,混合压制成型后干燥。大量正交配比试验表明:在成型压力15 MPa下,相似材料的重度、孔隙率趋于稳定并与原煤十分接近;相似材料抗压强度高,可调范围达0.5~2.8 MPa,与胶结剂浓度近似呈线性正比关系;吸附解吸试验表明,相似材料的吸附性良好,其与原煤的吸附等温线一致;并且具有材料价格低廉、无毒副作用、配比简单、性能稳定和各物理力学参数调节方便等特点,可用来模拟不同强度原煤。采用相似材料制作的型煤开展了煤与瓦斯突出试验,成功模拟了煤与瓦斯突出现象和过程,证明该相似材料能很好地模拟具有吸附解吸特性的含瓦斯煤体。 展开更多
关键词 煤与瓦斯突出 含瓦斯煤 相似材料 试验研制 突出
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基于正交设计的模型试验相似材料的配比试验研究 被引量:169
14
作者 董金玉 杨继红 +2 位作者 杨国香 伍法权 刘红帅 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期44-49,共6页
在前人相似材料研究的基础上,应用正交设计方法,以(铁粉+重晶石粉)/骨料、铁粉/(铁粉+重晶石粉)、黏结剂浓度、石膏含量为4个因素,每个因素设置5个水平,设计了25组材料配比方案,进行了称重、单轴压缩、劈裂和直剪试验,获得了不同配比相... 在前人相似材料研究的基础上,应用正交设计方法,以(铁粉+重晶石粉)/骨料、铁粉/(铁粉+重晶石粉)、黏结剂浓度、石膏含量为4个因素,每个因素设置5个水平,设计了25组材料配比方案,进行了称重、单轴压缩、劈裂和直剪试验,获得了不同配比相似材料的密度、抗压强度、抗拉强度、弹性模量、泊松比、内摩擦角和黏聚力等物理力学性质指标。试验结果表明:不同配比相似材料的物理力学参数分布的范围较大,能够满足不同性质岩体模型试验对岩体相似材料的要求;采用极差分析法分析了各因素的敏感性,发现(铁粉+重晶石粉)/骨料对试件密度、内摩擦角起主要控制作用,黏结剂浓度对试件的抗压强度、抗拉强度、弹性模量、黏聚力起主要控制作用;并作出了各因素对相似材料物理力学参数影响的直观分析图,分析了各因素对相似材料参数的影响规律。 展开更多
关键词 正交设计方法 相似材料 极差分析法 敏感性 直观分析图
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含交叉裂隙岩体相似材料试件力学性能单轴压缩试验 被引量:55
15
作者 张波 李术才 +3 位作者 杨学英 张敦福 邵长利 杨为民 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期3674-3679,共6页
以相似材料制作含交叉裂隙岩体试件,考虑主裂隙与加载方向之间角度变化及主、次裂隙之间角度变化制作20组试件,对试件进行单轴压缩试验,研究交叉裂隙对岩体破坏模式及力学特性的影响。研究表明,主裂隙与加载方向呈0°及90°时,... 以相似材料制作含交叉裂隙岩体试件,考虑主裂隙与加载方向之间角度变化及主、次裂隙之间角度变化制作20组试件,对试件进行单轴压缩试验,研究交叉裂隙对岩体破坏模式及力学特性的影响。研究表明,主裂隙与加载方向呈0°及90°时,试件破坏主要为沿次裂隙扩展的剪切型破坏;当主裂隙与加载方向呈30°及45°时,试件破坏主要是沿主裂隙扩展所致的剪切型破坏;主裂隙角度一致情况下,大部分含交叉裂隙岩体破坏强度高于含单向裂隙岩体,含交叉裂隙岩体试件应力-应变曲线峰后下降斜率比含单向裂隙岩体大;主裂隙角度一致情况下,当次裂隙与主裂隙呈45°夹角左右时,岩体试件强度较低,当次裂隙与主裂隙呈30°及90°夹角左右时,岩体试件强度较高。 展开更多
关键词 岩体 交叉裂隙 相似材料 破坏模式 力学性能
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铁晶砂胶结新型岩土相似材料的研制及其应用 被引量:154
16
作者 张强勇 李术才 +2 位作者 郭小红 李勇 王汉鹏 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期2126-2130,共5页
根据地质力学模型试验的相似原理,经过大量力学试验,研制出一种新型铁晶砂胶结岩土相似材料。该材料由铁矿粉、重晶石粉、石英砂、石膏粉和松香酒精溶液按规定配比均匀拌和压实而成,其中铁矿粉、重晶石粉和石英砂作为主料,松香酒精溶液... 根据地质力学模型试验的相似原理,经过大量力学试验,研制出一种新型铁晶砂胶结岩土相似材料。该材料由铁矿粉、重晶石粉、石英砂、石膏粉和松香酒精溶液按规定配比均匀拌和压实而成,其中铁矿粉、重晶石粉和石英砂作为主料,松香酒精溶液作为胶结剂,石膏粉作为调节剂。材料力学参数测试表明:该材料具有重度高、力学参数变化范围广、性能稳定、价格低廉、干燥快速、制作工艺简单、无毒无害等显著优点,可用来模拟从软岩到硬岩的大部分岩体材料。将铁晶砂胶结岩土相似材料应用于沪―蓉―西高速公路大型分岔隧道三维地质力学模型试验研究,有效地揭示了分岔隧道围岩的力学变形特性。 展开更多
关键词 相似原理 新型岩土相似材料 材料力学试验 大型分岔隧道三维试验模型
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含充填节理岩体相似材料试件单轴压缩试验及断裂损伤研究 被引量:52
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作者 张波 李术才 +2 位作者 张敦福 李明田 邵冬亮 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期1647-1652,共6页
研究了单轴压缩条件下裂隙含充填与否对节理岩体力学性能的影响。以相似材料模拟脆性岩石材料制作含预置裂隙试件,在刚性试验机上对试件进行单轴压缩试验,研究了裂隙充填与否对节理岩体强度峰值及峰后塑性变形能力的影响;用有限元软件AB... 研究了单轴压缩条件下裂隙含充填与否对节理岩体力学性能的影响。以相似材料模拟脆性岩石材料制作含预置裂隙试件,在刚性试验机上对试件进行单轴压缩试验,研究了裂隙充填与否对节理岩体强度峰值及峰后塑性变形能力的影响;用有限元软件ABAQUS对试件进行断裂及损伤分析,研究了裂隙充填与否对节理岩体应力强度因子及损伤因子的影响。研究表明,在单轴压缩情况下,裂隙中含充填与不含充填相比,裂隙含充填岩体峰值强度提高、峰后塑性变形能力增强、总应变能释放率Gc降低,增大了节理岩体抵抗开裂的能力;裂隙含充填岩体环向拉应力场从分布区域及峰值都小于无充填裂隙试件;在同样外荷载作用下,裂隙含充填岩体损伤度小于无充填岩体。 展开更多
关键词 节理岩体 相似材料 充填裂隙 峰后塑性 应力强度因子 损伤因子
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红层软岩模型试验相似材料的配比试验研究 被引量:49
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作者 杨旭 苏定立 +2 位作者 周斌 刘镇 周翠英 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第8期2231-2237,共7页
相似模型试验是研究红层软岩工程性质的重要手段之一,其试验结果的可靠性依赖于相似材料的正确选择与合理配比。针对红层软岩遇水极易软化的特性,在传统相似材料配比基础上添加生石灰,采用正交设计方法开展了相似材料配比试验,以骨料中... 相似模型试验是研究红层软岩工程性质的重要手段之一,其试验结果的可靠性依赖于相似材料的正确选择与合理配比。针对红层软岩遇水极易软化的特性,在传统相似材料配比基础上添加生石灰,采用正交设计方法开展了相似材料配比试验,以骨料中铁粉与钡粉质量比例、铁粉与钡粉总质量中铁粉的质量比例、石膏质量、生石灰质量为4个因素,每个因素设置了5个取值水平,共制作25组、610个试样。每组试样均测试了其软化系数、密度、无侧限单轴抗压强度、抗拉强度及黏聚力与内摩擦角等物理力学参数,并研究了这些参数随上述4个因素取值水平的不同而变化的规律。最后,基于上述结果,配制了3种典型的软岩相似材料,并分别开展了真实软岩材料的饱水软化平行对比试验。研究结果表明:(1)根据配比方案所配相似材料物理力学参数可基本满足软岩相似模型试验的要求;(2)相似材料物理力学参数变化规律明显,便于通过调节其配比模拟不同软岩材料;(3)三组对比试验中相似材料饱水软化系数与真实软岩具有较高吻合度。 展开更多
关键词 红层软岩 相似模型 相似材料 配比 试验研究
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多孔介质固液耦合相似材料的研制 被引量:30
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作者 韩涛 杨维好 +3 位作者 杨志江 杜子博 王勇 薛森森 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期1411-1417,共7页
为研究地下结构与富水多孔岩体的相互作用问题,根据模型试验相似理论,研制出了一种多孔介质固-液耦合相似材料,该材料由中粗砂、水泥、透水混凝土增强剂合水按一定配比均匀拌和压制而成。运用正交试验设计原理进行配比试验,制作模型小试... 为研究地下结构与富水多孔岩体的相互作用问题,根据模型试验相似理论,研制出了一种多孔介质固-液耦合相似材料,该材料由中粗砂、水泥、透水混凝土增强剂合水按一定配比均匀拌和压制而成。运用正交试验设计原理进行配比试验,制作模型小试件,进行了单轴抗压强度、渗透系数、重度、弹性模量、泊松比等参数测试,找出了相似材料各成分对配比试件的影响特征,可根据需要在物理模拟试验中选取不同配比。该配方力学指标稳定,满足一次性浇筑大尺寸模型试件的要求,适用于进行结构与围岩体耦合失效破坏模式的大型物理模拟试验,为富水条件下地下结构风险评估提供了相似试验材料。 展开更多
关键词 相似材料 物理模拟 多孔介质 固液耦合 正交试验
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盐岩油气储库介质地质力学模型相似材料的研制 被引量:42
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作者 张强勇 刘德军 +3 位作者 贾超 沈鑫 刘健 段抗 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期3581-3586,共6页
以江苏金坛盐岩地下油气储库为示范工程,以精铁粉、重晶石粉、石英砂、一级松香和医用酒精为原料,根据相似原理以及金坛盐岩油气储库地层中盐岩、泥岩和盐岩夹层的实测物理力学参数,开展了各种配比条件下材料的单轴压缩、三轴压缩、直... 以江苏金坛盐岩地下油气储库为示范工程,以精铁粉、重晶石粉、石英砂、一级松香和医用酒精为原料,根据相似原理以及金坛盐岩油气储库地层中盐岩、泥岩和盐岩夹层的实测物理力学参数,开展了各种配比条件下材料的单轴压缩、三轴压缩、直剪和巴西劈裂试验,通过原岩和模型材料的重度、泊松比、弹性模量、抗压强度、抗拉强度、黏聚力、内摩擦角等基本物理力学参数以及相应变形特征和强度破坏特性的对比分析,研制出基本满足相似条件要求的盐岩油气储库介质(盐岩、泥岩和盐岩夹层)的地质力学模型相似材料,为开展盐岩地下油气储库运营的变形与失效破坏地质力学模型试验提供了可靠的材料保证。 展开更多
关键词 盐岩 油气储库介质 相似条件 相似材料 地质力学模型试验
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