1、地质力学模型相似材料模拟实验一、实验目的1、了解相似材料模拟的基本原理；2、掌握相似材料的选材原则和相似材料的组成；3、了解影响相似材料性质的因素；4、掌握相似材料配制和基本参数的测试方法。二、实验设备试件模具、计重台秤、量杯、胶砂搅拌机、浆液搅拌机、烘箱、压力试验机、劈裂夹具、直剪仪、静态应变仪、千分表、磁性表座、比重天平三、实验要求1、通过查阅相关文献，掌握相似准则和相似定理，利用试验中心提供的试验设备及原材料，确定本小组实验方案，选择相似材料配制原材料。2、实验中要详细记录实验工况和实验数据。注意留存重要试验环节图像资料。3、试验容量 60 人，共分 10 组，6 人为一组（注明组长、组
2、员姓名、学号及手机号，按表 1 的样式制作成 EXCEL 表格） ，各组长把分组情况于 2018 年 9月 30 日前发到邮箱 。以组为单位到隧道实验室申领和借用工具（隧道实验室电话：87936674，地址：土木楼东侧一楼）。表 1 地质力学模型相似材料模拟实验分组情况分组 学号 姓名 班级 联系方式 备注组长组员组员组员组员第组组员三、实验步骤1、根据相似理论确定相似材料的物理力学参数目标值。2、根据相似材料选材原则和已有文献数据，初步确定围岩和支护两种相似材料配制的原料。3、利用正交试验设计方法，确定相似材料配比试验方案。4、根据围岩相似材料配比实验方案，计算各配比方案中各种原料的重量，然
3、后先称取骨料物料，混和搅拌均匀，再称取胶结物料，将胶结物料、水、添加剂等按配比放入搅拌容器中，与骨料混和料充分搅拌，将混合均匀的配料，用环刀法测量容重（配制的相似材料压实程度应与正式模型试验时相似材料装料压实程度一致） ，容重指标不能满足相似实验要求时，应按正交实验方法重新设计各原料配比。然后用直剪仪测定满足容重相似指标的配比方案中相似材料的其它力学指标（如黏聚力和内摩擦角） 。5、根据实验结果，分析各因素水平对相似材料力学参数的影响程度，确定初步试验方案中与相似材料参数目标值最接近的配比方案，若其个别力学指标与相似材料目标值相差较大，则需根据各因素的影响程度，在初次最佳相似配比方案基础上，重
4、新设计配比方案，重复以上过程，确定满足要求的较优配比方案。6、支护相似材料模拟需根据实验方案，初步选定水膏比，将按水膏比配制的石膏浆液搅拌均匀，然后倒入 的试模中，待石膏凝固后脱模，先自然干燥1d 再放入烘箱 70烘干，然后对试件进行物理、力学参数测试，实验项目由给定的原型材料参数情况而定，直至支护相似材料的主要参数满足相似实验要求。四、实验任务（1）以几何相似比 50 进行岩体相似材料配比试验，原型围岩物理力学参数见表 2。表 2 原型围岩物理力学参数围岩级别 容重(kN/m3) 变形模量 (MPa) 泊松比 黏聚力 (kPa) 内摩擦角 () 20-23 13006000 0.30.35
5、200700 2739 17-20 10002000 0.350.45 50200 2027（2）以几何相似比 50 进行喷射混凝土支护相似材料配比试验，喷射混凝土物理力学参数见表 3。表 3 原型喷射混凝土材料物理力学参数喷射混凝土强度等级容重(kN/m3)弹性模量(MPa)抗压强度(MPa)抗拉强度(MPa)C25 22 2300 12.5 1.3五、思考题1、影响相似材料性质的因素有哪些？2、如何确定相似材料配比实验方案。六、实验报告每组提交试验报告一份，实验报告封面另见附件。实验报告内容应包括实验目的、相似材料模似实验原理、实验设备、相似材料选择及配制实验步聚，实验原始数据和实验数据处理结果及分析（应分析正交试验各因素水平对实验结果的影响） ，实验结论及实验心得等。七、参考文献1、袁文忠.相似理论与静力学模型试验.成都：西南交通大学出版社2、地质力学模型试验相似材料模拟试验指导书，石家庄铁道大学隧道与地下工程实验室 地质力学模型相似材料模拟实验报告学院：土木工程学院 专业： 班级： 组长：(学号)组员：（学号） （学号）（学号） （学号）（学号） （学号）（学号）日期： 年 月 日
