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1、地質(zhì)力學(xué)模型相似材料模擬實(shí)驗(yàn)
一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?
1、 了解相似材料模擬的基本原理；
2、 掌握相似材料的選材原則和相似材料的組成；
3、 了解影響相似材料性質(zhì)的因素；
4、 掌握相似材料配制和基本參數(shù)的測(cè)試方法。
二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
試件模具、計(jì)重臺(tái)秤、量杯、膠砂攪拌機(jī)、漿液攪拌機(jī)、烘箱、壓力實(shí)驗(yàn)機(jī)、 劈裂夾具、直剪儀、靜態(tài)應(yīng)變儀、千分表、磁性表座、比重天平
三、 實(shí)驗(yàn)要求
1、通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)，掌握相似準(zhǔn)則和相似定理，利用實(shí)驗(yàn)中心提供的實(shí)
驗(yàn)設(shè)備及原材料，確定本小組實(shí)驗(yàn)方案，選擇相似材料配制原材料。
2實(shí)驗(yàn)中要詳細(xì)記錄實(shí)驗(yàn)工況和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。注意留存重要實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)圖像資 料。
3
2、、實(shí)驗(yàn)容量60人，共分10組，6人為一組（注明組長(zhǎng)、組員姓名、學(xué)號(hào)及 手機(jī)號(hào)，按表1的樣式制作成EXCE表格），。以組為單位到隧道實(shí)驗(yàn)室申領(lǐng)和借 用工具（隧道實(shí)驗(yàn)室電話：87936674,地址：土木樓東側(cè)一樓）。
表1地質(zhì)力學(xué)模型相似材料模擬實(shí)驗(yàn)分組情況
分組
學(xué)號(hào)
姓名
班級(jí)
聯(lián)系方式
備注
第X組
組長(zhǎng)
組員
組員「
組員
組員:
組員
三、 實(shí)驗(yàn)步驟
1根據(jù)相似理論確定相似材料的物理力學(xué)參數(shù)目標(biāo)值。
2、 根據(jù)相似材料選材原則和已有文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，初步確定圍巖和支護(hù)
3、兩種相似 材料配制的原料。
3、 利用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，確定相似材料配比實(shí)驗(yàn)方案。
4、 根據(jù)圍巖相似材料配比實(shí)驗(yàn)方案，計(jì)算各配比方案中各種原料的重量， 然后先稱取骨料物料，混和攪拌均勻，再稱取膠結(jié)物料，將膠結(jié)物料、水、添加 劑等按配比放入攪拌容器中，與骨料混和料充分?jǐn)嚢?，將混合均勻的配料，用環(huán) 刀法測(cè)量容重（配制的相似材料壓實(shí)程度應(yīng)與正式模型實(shí)驗(yàn)時(shí)相似材料裝料壓實(shí) 程度一致），容重指標(biāo)不能滿足相似實(shí)驗(yàn)要求時(shí)，應(yīng)按正交實(shí)驗(yàn)方法重新設(shè)計(jì)各 原料配比。然后用直剪儀測(cè)定滿足容重相似指標(biāo)的配比方案中相似材料的其它力 學(xué)指標(biāo)（如黏聚力和內(nèi)摩擦角）。
5、 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析各因素水平對(duì)相似材料力學(xué)
4、參數(shù)的影響程度，確定 初步實(shí)驗(yàn)方案中與相似材料參數(shù)目標(biāo)值最接近的配比方案，若其個(gè)別力學(xué)指標(biāo)與 相似材料目標(biāo)值相差較大，則需根據(jù)各因素的影響程度，在初次最佳相似配比方 案基礎(chǔ)上，重新設(shè)計(jì)配比方案，重復(fù)以上過(guò)程，確定滿足要求的較優(yōu)配比方案。
6、 支護(hù)相似材料模擬需根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案，初步選定水膏比，將按水膏比配制
的石膏漿液攪拌均勻，然后倒入 ??的試模中，待石膏凝固后脫模，先自然干燥
1d再放入烘箱70C烘干，然后對(duì)試件進(jìn)行物理、力學(xué)參數(shù)測(cè)試，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目由給 定的原型材料參數(shù)情況而定，直至支護(hù)相似材料的主要參數(shù)滿足相似實(shí)驗(yàn)要求。
四、 實(shí)驗(yàn)任務(wù)
（1）以幾何相似比50進(jìn)行巖體相似材料配比實(shí)驗(yàn)
5、，原型圍巖物理力學(xué)參數(shù)見(jiàn) 表2。
表2原型圍巖物理力學(xué)參數(shù)
圍巖級(jí)別
容重丁
3
(kN/m )
變形模量E
(MPa)
泊松比“
黏聚力C
(kPa)
內(nèi)摩擦角?
(。廠
IV
20-23
1300?6000
0。 3?0。 35
200?700
27 ?39
V
17-20
1000 ?20XX
0。 35?0。 45
50 ?200
20 ?27
(2)以幾何相似比50進(jìn)行噴射混凝土支護(hù)相似材料配比實(shí)驗(yàn)，噴射混凝土 物理力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表3。
表3原型噴射混凝土材料物理力學(xué)參數(shù)
噴射混凝土
容重7
彈性模量E
抗壓強(qiáng)度c
抗拉強(qiáng)
6、度6
強(qiáng)度等級(jí)
3
(kN/m )
(MPa)
(MPa)
(MPa)
C25
22
2300
12。5
1。3
五、 思考題
1影響相似材料性質(zhì)的因素有哪些？
2、如何確定相似材料配比實(shí)驗(yàn)方案。
六、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告
每組提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告一份，實(shí)驗(yàn)報(bào)告封面另見(jiàn)附件。
實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容應(yīng)包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、相似材料模似?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)設(shè)備、相似材 料選擇及配制實(shí)驗(yàn)步聚，實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理結(jié)果及分析(應(yīng)分析正交 實(shí)驗(yàn)各因素水平對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響)，實(shí)驗(yàn)結(jié)論及實(shí)驗(yàn)心得等。
七、 參考文獻(xiàn)
1袁文忠。相似理論與靜力學(xué)模型實(shí)驗(yàn)。成都：西南交通大學(xué)出版社
2、地質(zhì)力學(xué)模型實(shí)驗(yàn)相似材料模擬實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，石家莊鐵道大學(xué)隧道與地 下工程實(shí)驗(yàn)室
地質(zhì)力學(xué)模型
相似材料模擬實(shí)驗(yàn)報(bào)告
學(xué)院：土木工程學(xué)院
專業(yè)：
班級(jí)：
組長(zhǎng)：XXX
（學(xué)號(hào)）
組員：XXX
（學(xué)號(hào)）
XXX
（學(xué)號(hào)）
XXX
（學(xué)號(hào)）
XXX
（學(xué)號(hào)）
XXX
（學(xué)號(hào)）
XXX
（學(xué)號(hào)）
XXX
（學(xué)號(hào)）
日期：
年
月
日
地質(zhì)力學(xué)模型相似材料模擬實(shí)驗(yàn)
