CN104891928A - 一种用于断层突泥模型试验的相似材料及其制备方法 - Google Patents
一种用于断层突泥模型试验的相似材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104891928A CN104891928A CN201510252670.7A CN201510252670A CN104891928A CN 104891928 A CN104891928 A CN 104891928A CN 201510252670 A CN201510252670 A CN 201510252670A CN 104891928 A CN104891928 A CN 104891928A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gypsum
- sand
- liquid paraffin
- talcum powder
- analog material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Abstract
本发明涉及一种用于断层突泥模型试验的相似材料及其制备方法，所述相似材料的重量比组成为：滑石粉1份，砂2～7份，石膏0.8～1.6份，膨润土0.2～0.6份，液态石蜡0.01～0.4份，拌合水0.2～0.7份。按比例称取滑石粉、砂、石膏、膨润土和液态石蜡；将滑石粉、砂、石膏和膨润土在搅拌机中混合均匀；加入拌合水，充分搅拌；加入液态石蜡，搅拌；将混合好的材料放入成型模具中，夯实成型；将成型后的材料置于通风干燥处24-36小时，即可得用于断层突泥模型试验的相似材料。能实现相似材料在水的作用下发生缓慢弱化崩解，并能通过改变组分改变崩解性能，为真实模拟隧道开挖过程中断层突泥提供了可能。
Description
技术领域
本发明属于材料科学技术领域，具体涉及一种用于断层突泥模型试验的相似材料及其制备方法。
背景技术
目前常见的地质力学模型试验很少有对断层突泥进行相似模拟的，其主要原因在于断层介质相似材料需在水力作用下发生渗透性逐渐提高并发生缓慢崩解，很难同时满足力学参数及水理性参数的相似，所以过去的研究中往往很少涉及断层突泥的相似模拟，故无法反映断层介质在承压水作用下的灾变发展过程。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种用于断层突泥模型试验的相似材料及其制备方法，该种材料采用遇水缓慢崩解的胶结材料，以非亲水性材料作为调节剂，并同时满足固体变形和渗透性相似两个条件，具有一定的耐水性及遇水崩解特性，且材料性能不受时间及温度的影响。
为了解决以上技术问题，本发明采取的技术方案为：
一种用于断层突泥模型试验的相似材料，所述相似材料的重量比组成为：滑石粉1份，砂2～7份，石膏0.8～1.6份，膨润土0.2～0.6份，液态石蜡0.01～0.4份，拌合水0.2～0.7份。
优选的，所述相似材料的重量比组成为：滑石粉1份，砂4.5份，石膏1.27份，膨润土0.45份，液态石蜡0.18份，拌合水0.59份。
优选的，所述滑石粉的细度为1250目。
优选的，所述的砂的粒径小于2mm。
优选的，所述石膏的细度600目。
优选的，所述的膨润土的细度为200目。
优选的，所述液态石蜡的相对密度为0.845g/cm3。
一种用于断层突泥模型试验的相似材料的制备方法，步骤如下：
1)按比例称取滑石粉、砂、石膏、膨润土和液态石蜡；
2)将滑石粉、砂、石膏和膨润土在搅拌机中混合均匀；
3)加入拌合水，充分搅拌；
4)加入液态石蜡，搅拌；
5)将混合好的材料放入成型模具中，夯实成型；
6)将成型后的材料置于通风干燥处24-36小时，即可得用于断层突泥模型试验的相似材料。
本发明所述的一种用于断层突泥模型试验的相似材料，采用耐水性较差的石膏作为胶结剂，可实现断层相似材料遇水弱化崩解的性质，结合另一种胶结剂膨润土，可使材料的强度和弹性模量可以在较大的范围内调节；采用液态石蜡作为调节剂，可以在基本不影响材料的力学指标的情况下，调节材料的渗透性等水理性指标，并限制材料的遇水崩解性，保证材料的物理力学性质和水理性都满足试验要求。其中，所述拌合水为普通的拌合用水。
本发明所述的一种用于断层突泥模型试验的相似材料，可以用于模拟不同力学性能及水理性能的断层介质材料，解决了难以模拟遇水弱化崩解性断层相似材料的难题。本发明的模拟范围比较大，可覆盖不同崩解时间的低、中强度断层介质相似材料，将该断层突泥模型试验相似材料应用于试验中，与前人研究相比，真实模拟了隧道断层破碎带突泥全过程，所得出的地质力学相似模型试验研究成果更加准确。
本发明选用滑石粉、砂、石膏、膨润土、液态石蜡作为组成成分，其中，石膏作为弱耐水性胶结剂，保证材料在水的作用下能够发生弱化崩解，同时，石膏对于材料的渗透性影响较为明显，是材料的强度、渗透系数及弱化崩解时间可以在较大的范围内调节；膨润土作为塑性胶结剂，主要调节相似材料的强度及弹性模量，随着含量的增加，材料的塑性逐渐增加，强度逐渐降低；液态石蜡作为调节剂，保证了材料的非亲水性，削弱了材料的遇水弱化特性，且液态石蜡可以实现在基本不改变材料力学特性的基础上，对材料的水理性指标进行调节，提高了材料水理性的相似模拟度。另外，调整滑石粉与砂的比重，可以调节材料的重度、粘聚力及内摩擦角。
本发明提出的模拟断层突水的模型试验相似材料的技术方案，具有以下优点：
1、能实现相似材料在水的作用下发生缓慢弱化崩解，并能通过改变组分改变崩解性能，为真实模拟隧道开挖过程中断层突泥提供了可能；
2、能够在较大的范围内调节材料的强度、渗透性及崩解性，可模拟不同强度等级、不同崩解特性的各类介质材料，提高了材料的相似模拟度；
3、能通过调节材料配比，在不影响材料整体性质的前提下，改变材料的水理性及力学特性的某个指标，为模拟不同类别的介质材料提供了可能。
附图说明
图1是本发明的相似材料在单轴抗压条件下的应力应变曲线图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
本发明的实施例所用的滑石粉细度为1250目，所述的砂的粒径小于2mm，且集配均匀，石膏细度600目，膨润土细度为200目，液态石蜡密度为0.845g/cm3。
实施例1制备用于断层突泥模型试验的相似材料
原料组成为：滑石粉1份，砂4.5份，石膏1.28份，膨润土0.45份，液态石蜡0.18份，拌合水0.59份。
制备方法，包括以下步骤：
1)严格按比例称取滑石粉、砂、石膏、膨润土和液态石蜡；
2)将滑石粉、砂、石膏和膨润土四种骨料材料混合并在搅拌机中混合均匀；
3)加入拌合水，充分搅拌；
4)加入调节剂石蜡油，搅拌；
5)将混合好的材料放入成型模具，夯实成型；
6)将成型后的材料置于通风干燥处25小时，即可得用于断层突泥模型试验的相似材料。
该配比的相关参数：密度1.98g/cm3，抗压强度0.41MPa，弹性模量46MPa，渗透系数6.26×10-6cm/s，完全崩解时间为45s。
实施例2制备用于断层突泥模型试验的相似材料
原料组成为：滑石粉1份，砂2.5份，石膏1.4份，膨润土0.35份，液态石蜡0.02份，拌合水0.59份。
制备方法，包括以下步骤：
1)严格按比例称取滑石粉、砂、石膏、膨润土和液态石蜡；
2)将滑石粉、砂、石膏和膨润土四种骨料材料混合并在搅拌机中混合均匀；
3)加入拌合水，充分搅拌；
4)加入调节剂石蜡油，搅拌；
5)将混合好的材料放入成型模具，夯实成型；
6)将成型后的材料置于通风干燥处30小时，即可得用于断层突泥模型试验的相似材料。
该配比的相关参数：密度1.85g/cm3，抗压强度0.35MPa，弹性模量56MPa，渗透系数1.57×10-5cm/s，完全崩解时间为21s。
实施例3制备用于断层突泥模型试验的相似材料
原料组成为：滑石粉1份，砂5.5份，石膏0.9份，膨润土0.55份，液态石蜡0.26份，拌合水0.49份。
制备方法，包括以下步骤：
1)严格按比例称取滑石粉、砂、石膏、膨润土和液态石蜡；
2)将滑石粉、砂、石膏和膨润土四种骨料材料混合并在搅拌机中混合均匀；
3)加入拌合水，充分搅拌；
4)加入调节剂石蜡油，搅拌；
5)将混合好的材料放入成型模具，夯实成型；
6)将成型后的材料置于通风干燥处34小时，即可得用于断层突泥模型试验的相似材料。
该配比的相关参数：密度2.15g/cm3，抗压强度0.55MPa，弹性模量58MPa，渗透系数3.17×10-7cm/s，完全崩解时间为203s。
实施例4制备用于断层突泥模型试验的相似材料
原料组成为：滑石粉1份，砂2.5份，石膏1.28份，膨润土0.45份，液态石蜡0.18份，拌合水0.59份。
制备方法，包括以下步骤：
1)严格按比例称取滑石粉、砂、石膏、膨润土和液态石蜡；
2)将滑石粉、砂、石膏和膨润土四种骨料材料混合并在搅拌机中混合均匀；
3)加入拌合水，充分搅拌；
4)加入调节剂石蜡油，搅拌；
5)将混合好的材料放入成型模具，夯实成型；
6)将成型后的材料置于通风干燥处28小时，即可得用于断层突泥模型试验的相似材料。
该配比的相关参数：密度1.98g/cm3，抗压强度0.31MPa，弹性模量42MPa，渗透系数8.49×10-6cm/s，完全崩解时间为32s。
实施例5制备用于断层突泥模型试验的相似材料
原料组成为：滑石粉1份，砂4.5份，石膏1.28份，膨润土0.45份，液态石蜡0.18份，拌合水0.59份。
制备方法，包括以下步骤：
1)严格按比例称取滑石粉、砂、石膏、膨润土和液态石蜡；
2)将滑石粉、砂、石膏和膨润土四种骨料材料混合并在搅拌机中混合均匀；
3)加入拌合水，充分搅拌；
4)加入调节剂石蜡油，搅拌；
5)将混合好的材料放入成型模具，夯实成型；
6)将成型后的材料置于通风干燥处36小时，即可得用于断层突泥模型试验的相似材料。
该配比的相关参数：密度2.29g/cm3，抗压强度0.61MPa，弹性模量68MPa，渗透系数7.23×10-5cm/s，完全崩解时间为187s。
实施例6制备用于断层突泥模型试验的相似材料
原料组成为：滑石粉1份，砂4.5份，石膏1.28份，膨润土0.90份，液态石蜡0.18份，拌合水0.59份。
制备方法，包括以下步骤：
1)严格按比例称取滑石粉、砂、石膏、膨润土和液态石蜡；
2)将滑石粉、砂、石膏和膨润土四种骨料材料混合并在搅拌机中混合均匀；
3)加入拌合水，充分搅拌；
4)加入调节剂石蜡油，搅拌；
5)将混合好的材料放入成型模具，夯实成型；
6)将成型后的材料置于通风干燥处30小时，即可得用于断层突泥模型试验的相似材料。
该配比的相关参数：密度1.83g/cm3，抗压强度0.35MPa，弹性模量36MPa，渗透系数8.85×10-7cm/s，完全崩解时间为64s。
本发明的相似材料的主要参数范围如表1所示，在单轴抗压条件下的应力应变曲线如图1所示。
表1
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种用于断层突泥模型试验的相似材料，其特征在于：所述相似材料的重量比组成为：滑石粉1份，砂2～7份，石膏0.8～1.6份，膨润土0.2～0.6份，液态石蜡0.01～0.4份，拌合水0.2～0.7份。
2.根据权利要求1所述的相似材料，其特征在于：所述相似材料的重量比组成为：滑石粉1份，砂4.5份，石膏1.27份，膨润土0.45份，液态石蜡0.18份，拌合水0.59份。
3.根据权利要求2所述的相似材料，其特征在于：所述滑石粉的细度为1250目。
4.根据权利要求3所述的相似材料，其特征在于：所述的砂的粒径小于2mm。
5.根据权利要求4所述的相似材料，其特征在于：所述石膏的细度600目。
6.根据权利要求5所述的相似材料，其特征在于：所述的膨润土的细度为200目。
7.根据权利要求6所述的相似材料，其特征在于：所述液态石蜡的相对密度为0.845g/cm3。
8.权利要求1-7任一所述的相似材料的制备方法，步骤如下：
1)按比例称取滑石粉、砂、石膏、膨润土和液态石蜡；
2)将滑石粉、砂、石膏和膨润土在搅拌机中混合均匀；
3)加入拌合水，充分搅拌；
4)加入液态石蜡，搅拌；
5)将混合好的材料放入成型模具中，夯实成型；
6)将成型后的材料置于通风干燥处24-36小时，即得用于断层突泥模型试验的相似材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510252670.7A CN104891928B (zh) | 2015-05-18 | 2015-05-18 | 一种用于断层突泥模型试验的相似材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510252670.7A CN104891928B (zh) | 2015-05-18 | 2015-05-18 | 一种用于断层突泥模型试验的相似材料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104891928A true CN104891928A (zh) | 2015-09-09 |
| CN104891928B CN104891928B (zh) | 2017-08-01 |
Family
ID=54024962
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510252670.7A Active CN104891928B (zh) | 2015-05-18 | 2015-05-18 | 一种用于断层突泥模型试验的相似材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104891928B (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105503092A (zh) * | 2016-01-08 | 2016-04-20 | 三峡大学 | 一种用于地质力学物理模型试验的岩体相似材料及其制备方法 |
| CN106404509A (zh) * | 2016-11-02 | 2017-02-15 | 中国矿业大学 | 一种弱胶结强隔水性相似材料及配制方法 |
| WO2017191537A1 (es) * | 2016-05-06 | 2017-11-09 | Universidad Eafit | Proceso para obtener una arcilla industrial |
| CN108706914A (zh) * | 2018-06-04 | 2018-10-26 | 浙江科技学院 | 一种能模拟新拌水泥砂浆性质的材料 |
| CN110333321A (zh) * | 2019-07-29 | 2019-10-15 | 辽宁工程技术大学 | 一种流-固耦合模型试验相似材料及其制作方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101625354A (zh) * | 2009-08-05 | 2010-01-13 | 山东大学 | 一种用于固流耦合模型试验的相似材料 |
| CN103183495A (zh) * | 2013-03-28 | 2013-07-03 | 山东大学 | 用于流-固耦合模型试验的断层相似模拟材料及其制备方法 |
-
2015
- 2015-05-18 CN CN201510252670.7A patent/CN104891928B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101625354A (zh) * | 2009-08-05 | 2010-01-13 | 山东大学 | 一种用于固流耦合模型试验的相似材料 |
| CN103183495A (zh) * | 2013-03-28 | 2013-07-03 | 山东大学 | 用于流-固耦合模型试验的断层相似模拟材料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 夏沅谱 等: ""深长隧道突水突泥模型试验相似材料的研制"", 《现代矿业》 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105503092A (zh) * | 2016-01-08 | 2016-04-20 | 三峡大学 | 一种用于地质力学物理模型试验的岩体相似材料及其制备方法 |
| WO2017191537A1 (es) * | 2016-05-06 | 2017-11-09 | Universidad Eafit | Proceso para obtener una arcilla industrial |
| CN106404509A (zh) * | 2016-11-02 | 2017-02-15 | 中国矿业大学 | 一种弱胶结强隔水性相似材料及配制方法 |
| CN108706914A (zh) * | 2018-06-04 | 2018-10-26 | 浙江科技学院 | 一种能模拟新拌水泥砂浆性质的材料 |
| CN110333321A (zh) * | 2019-07-29 | 2019-10-15 | 辽宁工程技术大学 | 一种流-固耦合模型试验相似材料及其制作方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104891928B (zh) | 2017-08-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Liu et al. | Utilization of cementitious material from residual rice husk ash and lime in stabilization of expansive soil | |
| CN104891928A (zh) | 一种用于断层突泥模型试验的相似材料及其制备方法 | |
| CN104496387B (zh) | 一种基于软岩遇水软化特性的相似材料及其制备方法 | |
| CN102320803B (zh) | 一种铁矿尾矿自密实混凝土及其制备方法 | |
| CN105601199A (zh) | 一种膨胀抗裂纤维混凝土及其制备方法 | |
| CN104310921A (zh) | 一种大掺量矿物掺合料制备钢渣集料透水砖及其制备方法 | |
| CN104003655A (zh) | 一种脆性岩石相似材料及其制备方法 | |
| Agbede et al. | Effect of rice husk ash (RHA) on the properties of Ibaji burnt clay bricks | |
| CN103454127B (zh) | 用于中小型固流耦合模型试验的相似材料及其制备方法 | |
| CN108046840A (zh) | 一种稻草秸秆增强型泡沫混凝土及其制备方法 | |
| CN102557551B (zh) | 用于模型试验的流-固耦合相似材料及其制备方法 | |
| CN102390975A (zh) | 用于模拟软弱岩体的地质力学模型相似材料及其制备方法 | |
| CN103604673A (zh) | 模型试验用可调流固耦合相似材料及其制备方法 | |
| CN106007605B (zh) | 无水短养护软岩相似模型材料及其制备方法 | |
| CN112876153A (zh) | 一种再生混凝土及其制备方法 | |
| CN106830811A (zh) | 一种生土复合材料及其墙体结构施工工艺 | |
| CN104817310B (zh) | 用复合胶凝材料制备低热高抗裂水工混凝土定量设计方法 | |
| CN104150815B (zh) | 一种建筑用轻体砖及其制造方法 | |
| CN109704707B (zh) | 一种固流耦合模拟实验用的承压含水层相似材料及其制备方法 | |
| CN110981253A (zh) | 一种免震高耐久性混凝土及其制备方法 | |
| CN108529989B (zh) | 用于盾构管片的混凝土及其制备方法 | |
| CN102976700B (zh) | 用于模拟磷矿床软夹层的模型试验材料及其制备方法 | |
| Adajar et al. | Optimization of the strength properties of expansive soil stabilized with agricultural wastes | |
| CN107601989A (zh) | 变质大理岩粉加气混凝土砌砖及其制备方法 | |
| CN109574700B (zh) | 一种分散纤维泡沫混凝土及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |