CN105967562A - 一种硬岩相似模型试验材料及其制备方法 - Google Patents

一种硬岩相似模型试验材料及其制备方法 Download PDF

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周小平
程浩
李兵
毕靖
寿云东
王允腾
陈俊伟
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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B26/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing only organic binders, e.g. polymer or resin concrete
    • C04B26/02—Macromolecular compounds
    • C04B26/22—Natural resins, e.g. rosin

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Abstract

本发明涉及一种硬岩相似模型试验材料及其制备方法，硬岩相似模型试验材料采用细河砂、重晶石粉、硅橡胶、松香和酒精为原料，通过不同的质量配比，获得具有硬岩应力‑应变特性的相似模型试验材料；该材料强度较低，便于相似模型试验中的加载，小型加载设备便可；该材料的力学性能稳定。其原材料来源广，非常易于加工、养护方便，力学性能在室温下较稳定，可用于模拟硬岩材料，有利于解决岩体工程中的实际问题。其制备方法简单、价格低廉、实用性强。

Description

一种硬岩相似模型试验材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种硬岩相似模型试验材料及其制备方法，尤其是一种适用于模拟硬岩材料的相似模型试验材料。
背景技术
相似模型试验是按一定的几何、物理关系，用模型代替原型进行测试研究，并将研究结果用于原型的相似模型试验方法。它是一种重要的科学研究手段，是在实验室内按相似原理制作与原型相似的模型，借助测试仪表观测模型内力参数及其分布规律，利用在模型上研究的结果，借以推断原型中可能发生的力学现象以及岩体压力分布的规律，从而解决岩体工程生产中的实际问题。这种研究方法具有直观、简便、经济、快速以及试验周期短等优点。而且能够根据需要，通过固定某些参数，改变另一些参数来研究实际工程中的应力随时间的变化规律，这些都是在现场条件下难以实现的。
在岩土工程科学研究中，经常涉及到硬岩材料的相关理论研究，而具有硬岩应力-应变曲线关系的材料都是进行理论研究的重要试验材料，因此，研制出这种材料是必要的。而目前还没有关于研制具有硬岩应力-应变曲线的相似模型试验材料的报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种能够满足相似模型试验及岩土工程理论研究的硬岩相似模型试验材料。还提供一种硬岩相似模型试验材料的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明的一种硬岩相似模型试验材料，采用细河砂、重晶石粉、硅橡胶、松香和酒精为原料，经混合均匀制备而成，其质量配比如下：
细河砂100份；
重晶石粉100份；
硅橡胶0-3份；
松香8-10份；
酒精10-15份。
上述硬岩相似模型试验材料的制备方法，其步骤如下：
(1)按质量配比称取细河砂、重晶石粉、硅橡胶、松香和酒精；
(2)先将松香溶解在酒精中，为加速溶解可用温水对其进行加热；
(3)待松香充分溶解在酒精中后，把酒精溶液加入细河砂和重晶石粉的均匀混合物中，继续搅拌至均匀，并且边搅拌边加入硅橡胶；
(4)将搅拌均匀的混合物倒入模具中并捣实，常温下干燥约20天，硬化即得硬岩相似模型试验材料。
有益效果：本发明采用松香作为胶结材料，细河砂和重晶石粉为填料，酒精作为溶剂，硅橡胶作为辅助调节剂，通过不同的质量配比，就可以获得具有硬岩应力-应变特性的相似模型试验材料；该材料强度较低，便于相似模型试验中的加载，小型加载设备便可；该材料力学性能稳定。其原材料来源广，非常易于加工、养护方便，力学性能在室温下较稳定，可用于模拟硬岩材料，有利于解决岩体工程生产中的实际问题。其制备方法简单、价格低廉、实用性强。
附图说明
图1是本发明实施例1的应力-应变曲线；
图2是本发明实施例2的应力-应变曲线；
图3是本发明实施例3的应力-应变曲线；
图4是本发明实施例4的应力-应变曲线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明：
实施例 1、按质量配比称量：
细河砂100份；
重晶石粉100份；
硅橡胶0份；
松香8份；
酒精10份。
按质量配比称取细河砂、重晶石粉、松香和酒精；先将松香溶解在酒精中，并用温水对其进行加热以加速溶解；待松香充分溶解在酒精中后，把酒精溶液加入到事先搅拌好的细河砂和重晶石粉均匀混合物中，继续搅拌至均匀；将搅拌均匀的混合物倒入模具中并捣实，常温下干燥约20天左右，拆模即可。
为了试验测试方便，本实施例中使用的模具是圆柱形模具，制得的样品可直接进行单轴无侧限压缩测试，从而获得该实施例质量配比下所制材料的应力-应变曲线，如图1所示。
实施例 2、按质量配比称量：
细河砂100份；
重晶石粉100份；
硅橡胶0份；
松香9份；
酒精13份。
按质量配比称取细河砂、重晶石粉、松香和酒精；先将松香溶解在酒精中，并用温水对其进行加热以加速溶解；待松香充分溶解在酒精中后，把酒精溶液加入到事先搅拌好的细河砂和重晶石粉均匀混合物中，继续搅拌至均匀；将搅拌均匀的混合物倒入模具中并捣实，常温下干燥约20天左右，拆模即可。
本实施例中同样使用圆柱形模具，制得的样品可直接进行单轴无侧限压缩测试，从而获得该实施例质量配比下所制材料的应力-应变曲线，如图2所示。
实施例 3、按质量配比称量：
细河砂100份；
重晶石粉100份；
硅橡胶0份；
松香10份；
酒精15份。
按质量配比称取细河砂、重晶石粉、松香和酒精；先将松香溶解在酒精中，并用温水对其进行加热以加速溶解；待松香充分溶解在酒精中后，把酒精溶液加入到事先搅拌好的细河砂和重晶石粉均匀混合物中，继续搅拌至均匀；将搅拌均匀的混合物倒入模具中并捣实，常温下干燥约20天左右，拆模即可。
本实施例中同样使用圆柱形模具，制得的样品可直接进行单轴无侧限压缩测试，从而获得该实施例质量配比下所制材料的应力-应变曲线，如图3所示。
实施例 4、按质量配比称量：
细河砂100份；
重晶石粉100份；
硅橡胶1份；
松香8份；
酒精10份。
按质量配比称取细河砂、重晶石粉、硅橡胶、松香和酒精；先将松香溶解在酒精中，并用温水对其进行加热以加速溶解；待松香充分溶解在酒精中后，把酒精溶液加入到事先搅拌好的细河砂和重晶石粉均匀混合物中，继续搅拌至均匀，并且边搅拌边缓慢加入硅橡胶；将搅拌均匀的混合物倒入模具中并捣实，常温下干燥约20天左右，拆模即可。
本实施例中同样使用圆柱形模具，制得的样品可直接进行单轴无侧限压缩测试，从而获得该实施例质量配比下所制材料的应力-应变曲线，如图4所示。

Claims (3)

1.一种硬岩相似模型试验材料，其特征在于：采用细河砂、重晶石粉、硅橡胶、松香和酒精为原料，经混合均匀制备而成，其质量配比如下：
细河砂100份；
重晶石粉100份；
硅橡胶0-3份；
松香8-10份；
酒精10-15份。
2.根据权利要求1所述硬岩相似模型试验材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按质量配比称取细河砂、重晶石粉、硅橡胶、松香和酒精；
(2)先将松香溶解在酒精中，为加速溶解可用温水对其进行加热；
(3)待松香充分溶解在酒精中后，把酒精溶液加入细河砂和重晶石粉的均匀混合物中，继续搅拌至均匀，并且边搅拌边加入硅橡胶；
(4)将搅拌均匀的混合物倒入模具中并捣实，常温下干燥约20天，硬化即得硬岩相似模型试验材料。
3.根据权利要求2所述的硬岩相似模型试验材料的制备方法，其特征在于：松香要充分溶解在酒精中。
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