模糊评价在软弱土质相似材料正交试验中的应用

以洗衣液、石膏粉、重晶石粉、膨润土、石英砂和水为原料,基于正交试验法获得了不同配比软弱土质相似材料的密度、黏聚力和内摩擦角等物理力学指标。采用极差法分析了各因素对3种指标影响的敏感性,研究了各因素对相似材料参数的影响规律;通过模糊评价方法对各配比进行了综合分析。结果表明:不同配比的相似材料各参数指标分布范围较大,能够满足大部分土质材料模型试验的要求;基于正交试验的模糊综合评价方法能够根据试验需求给出可靠的配比方案。研究结果可为该类模型试验土质相似材料的配制及优选工作提供参考。     

隧道爆破力学模型相似材料配比的正交试验

以砂岩作为模拟对象,研究满足隧道爆破力学模型试验要求的相似材料配比问题.基于正交试验法,选取石英砂、重晶石粉、石膏、水泥和水为相似材料,设置以石英砂/固体、水泥/石膏、重晶石粉/(重晶石粉+石英砂)的质量比为3个因素,每个因素3个水平,共9组配比的正交试验方案.通过室内试验,得到相似材料的密度、单轴抗压强度、弹性模量和声波波速的实测数据.试验结果表明:相似材料的物理力学参数分布范围较广,可满足不同隧道模型试验对相似材料的配比要求.利用极差敏感分析法分析各因素对相似材料参数的敏感性,并通过各因素对相似材料参数影响的直观分析图,分析各因素对相似材料物理力学参数的影响规律.对试验数据进行多元线性回归分析和室内试验,发现最优配合比下的相似材料与原型砂岩的单轴应力-应变曲线具有相似的脆性破坏特征;相似材料物理力学参数的设计值和实测值误差较小.     

基于地质力学模型试验的岩体相似材料配比研究

为了确定适用于模拟实际工程岩体的相似材料及其配比,以相似材料中重晶石粉、膨润土和胶水的质量占比为研究对象,根据地质力学模型试验的相似原理,设计了4种配比试验。通过单轴压缩试验获得了不同配比下相似材料的应力-应变曲线,采用最小二乘法进行曲线拟合得出其变形模量,并与实际工程岩体进行对比,然后对相似材料中的各组分进行敏感性分析,确定了该试验所采用的最终配比。结果表明:重晶石粉∶膨润土∶胶水=12∶0.3∶1.5(工业胶∶水=1∶2)时,重晶石粉、膨润土和工业胶的质量占比分别为89.96%、2.17%和3.63%,该配比下相似材料密度为2.0 g/cm~3时,相应的变形模量和抗压强度分别为87.45、0.686 MPa。因此,该配比下的相似材料能够模拟力学参数范围大的岩体,可以为地质力学模型试验提供依据。     

郑州市域粉质黏土相似材料配比试验研究

文章结合郑州市轨道交通10号线盾构下穿南水北调干渠工程，针对盾构掘进的粉质黏土地层工况，根据相似理论计算相似材料的相似比尺，通过大量的相似材料配比试验，配制出一种新的粉质黏土相似材料，相比于原状粉质黏土，该相似材料呈现出“高密度、高摩擦角、低黏聚力、低压缩模量”的性质特点；通过对铁粉质量、锯末质量比、膨润土质量比、水质量4个因素的敏感性分析，获得铁粉、锯末等基础材料对相似材料物理力学性质指标的敏感性，并提出严控含水量的重要性。研究成果可为开展粉质黏土相似模型试验提供相似材料配比方案，为郑州市域该土层内的相关工程建设提供参考。     

基于正交设计的Ⅳ级弱膨胀性围岩相似材料试验研究

为了研制适用于隧道模型试验的Ⅳ级弱膨胀性围岩相似材料,运用正交试验设计理论,以细砂、黏土、膨润土、石灰和水作为原材料,设计了四因素四水平的正交试验方案,进行了称重、直剪、自由膨胀率和干燥饱和吸水率试验,获得了不同配比相似材料的物理力学参数指标。试验结果表明:相似材料在不同配比下的参数指标变化范围较广,能够满足相似材料所需的参数指标要求;运用极差法分析了各因素对相似材料参数的影响程度和趋势,发现相似材料的重度变化主要体现在随骨料增加而增大,黏聚力与内摩擦角变化主要体现在随含水率增大而减小,自由膨胀率与干燥饱和吸水率变化主要体现在随膨润土减少而减小。     

尺寸效应在岩体相似材料模型试验中的应用

定义了相似材料模型试验中原型和模型的概念,更合理的解释了模型试验中的相似关系,并在原型岩体和模型体中,分别引入了尺寸效应理论,提出一套修正的模型材料参数确定方法.运用准岩体强度和相似材料尺寸效应理论,对工程中相似材料模型试验中的力学参数进行了修正,结果说明了所提出修正方法的合理性.     

隧道围岩体相似材料试验研究

采用正交试验法得到了模拟围岩的合适相似材料及其配比,对相似材料中松香酒精溶液质量分数、机油含量、重晶石粉与砂的质量比及胶结剂占总质量比例等方面进行了研究。试验表明,配制的模型材料能满足Ⅳ级和Ⅴ级原型围岩物理力学参数相似关系,为以后模型试验研究提供了一定的参考依据。     

基于正交设计的膨胀岩相似材料试验研究

为了能够较准确配制出膨胀岩的膨胀性相似材料,以满足小比例相似模型试验的需要,采用正交试验的方法对膨胀岩的膨胀性相似材料配比进行研究.试验以砂、膨润土、石灰、外加剂(羟丙基甲基纤维素)及拌合用水为材料,采用自由膨胀率和体积膨胀量为直接指标,干燥饱和吸水率为间接指标,并考虑单轴抗压强度,设计4因素4水平的试验方案.试验结果表明,本次试验的配合比可用于膨胀性岩石的相似材料模型试验,为膨胀岩实验室模拟研究提供较为理想的材料.     

千将坪滑坡物理模型试验相似材料研究

结合千将坪滑坡模型试验,对千将坪滑坡土体相似材料进行了研究.试验以相似三理论为指导得出了相似判据,并采用均匀设计方法确定出材料的配比,最后,采用模糊综合评判法对相似材料的相似性进行了比较,并最终确定出最佳相似材料.试验结果表明,砂、粘土、膨润土所制成的相似材料具有与千将坪滑坡土体相似的物理性质,用来在模型试验中模拟滑坡土体是合适的.     

振动台模型试验相似理论分析

目的 研究强震作用下边坡模型与原型之间的相似关系,为材料配比试验和振动台试验提供相似依据,有利于实现振动台边坡试验动力响应特征.方法 通过对相似三定律进行研究,以量纲分析法为主,分离相似设计和重力相似理论为辅,完善量纲分析法的不足,对参与模型试验的物理量进行分级定性.结果 在静力相似设计中,以L、ρ、g作为控制量,将物...     

不同黏土矿物对岩石相似材料性质的影响

岩石相似材料配比中水敏材料的合理选择是开展水岩劣化作用下岩体工程大型物理模型实验研究的重要基础与前提。从研制适用于开展水岩作用相关物理模型试验相似材料的角度出发,以石英砂、重晶石粉为骨料,水泥、石膏为胶结材料,分别添加膨润土、伊利石粉、高岭土作为水敏性调节剂来制作岩石相似材料,开展了单轴压缩、直剪以及水理性试验,获得了不同配比相似材料的物理力学参数和水理性质指标,并采用单因素控制法深入分析了不同黏土矿物类型与不同掺入量对相似材料试样物理力学性质与水理性质的影响。结果表明：(1)添加黏土矿物的相似材料,其物理力学参数分布范围广,能满足岩石相似材料的需求;(2)黏土矿物的添加显著改变了试样的物理力学性质,随着其掺入量的增加,试样密度、抗压强度、弹性模量以及黏聚力整体呈下降趋势,内摩擦角呈增大趋势,其中膨润土的影响程度强于伊利石粉和高岭土;(3)含有膨润土的相似材料相对于其他黏土矿物吸水率更大,更易于发生崩解,更适合作为研究水岩相互作用的物理模型试验相似材料的水敏性添加剂。该研究成果可为研制适用于开展水岩相互作用的物理模型试验相似材料提供参考。     

振动台试验用层状剪切变形土箱的研制

比较了桩－土－结构去和相互作用试验用到的各种盛土容器的优缺点，在此基础上，研制了用于试验的层状剪切变形土箱装置，并进行了土体自由场地的振动台试验，试验结果表明，所研制的装置非常成功的模拟了土的侧向变形边界条件。     

极细颗粒黏土的比表面积测试与分析(英文)

软黏土如淤泥和淤泥质土的固相物质主要由极细粒径的黏土矿物和胶状物质组成,其力学性质、渗透性以及流变性等与颗粒的比表面积及表面电荷性质和密度密切相关.因而,比表面积测试对分析极细颗粒土的物理力学性质具有重要作用.采用乙二醇乙醚(EGME)吸附法和氮吸附(BET)法分别对膨润土、高岭土、石英和长石以及其混合土、深圳土、科威特土等极细颗粒土的比表面积进行测试和分析.比表面积测试结果表明,对于同样颗粒尺度的土情况,比表面积膨润土远大于高岭土,石英与长石相近;深圳土小于科威特土;随着膨润土相对含量的增加,试样的比表面积迅速增加;EGME法与BET法能够分别测出膨润土的总比表面积与外比表面积,高岭土的总比表面积与外比表面积相当接近,石英与长石的测试结果也比较接近.文中的比表面积测试和分析对深入了解影响软黏土的渗流固结与流变性等物理机制具有指导意义.     

海泥海砂混合料最大干密度确定方法研究

海泥海砂混合料能否作为海堤填料,很大程度上取决于混合料的最大干密度。因此,如何准确确定最大干密度就显得至关重要。通过轻型击实试验、相对密实度试验、振动台试验等室内试验对海砂海泥混合料最大干密度确定方法进行比较分析研究,得出以下结论:当海泥含量比较多时,击实法得到的干密度大于振动台法,这主要是由于击实试验采用的为干法;在粉碎过筛的过程中,土体结构遭到破坏,土体中的含水率明显变小;而振动台法则直接采用原样土进行试验,更符合现场施工情况。从不同比例掺合料的含水率来看,当海砂海泥比例小于1.5∶1时,此时的掺合料处于饱和状态,采用振动台法更加适合;当海砂海泥比例大于1.5∶1时,混合料含水率小于饱和含水率,相对密实度法得到的结果较振动台法更加准确,此时应采用相对密实度法确定最大干密度。     

斜交隧道-土体相互作用体系振动台试验设计

为研究复杂斜交地铁隧道-土体相互作用体系的地震响应规律,系统阐述了交地铁隧道-土体相互作用体系振动台试验中方案设计的关键问题并进行了分析,详细介绍了地震模拟振动台系统、相似比设计原则、模型体系整体布置、传感器布设、试验工况加载方案等试验设备与技术,重点说明了模型土的配制、刚性模型箱的设计及其边界合理性的验证,同时根据远离隧道的中远场测点的加速度响应结果评价配制的模型土的合理性。本次振动台试验可为今后空间交叉地铁隧道-土体相互作用体系的大型振动台试验设计提供借鉴与参考。     

大尺寸工程模型试验中的相似材料配比试验研究

大型物理模型试验是研究复杂工程问题的重要方法，如何快速、准确地确定相似材料配比是试验中至关重要的一环.为降低试验成本、简化试验步骤、充分调用原料性能，采用河砂、水泥和石膏这三种最普通的原料，以骨胶比(河砂与水泥石膏的质量比)和水膏比(水泥与石膏的质量比)为变量，进行了45组对比试验，对相似材料的物理及动、静力学参数进行了研究.获得了以河砂、水泥和石膏为原料配制的相似材料各物理量的变化区间；探讨了骨胶比和水膏比对相似材料各物理量的控制作用，并对比了其敏感性；基于多元线性回归分析建立了各因素与物理量间的定量关系，得到的拟合公式能较好地描述相似材料的性质.     

埋地管线-土轴向动力相互作用等效弹簧系数取值

通过解析法和振动台试验数据对埋地管线管-土轴向动力相互作用等效弹簧系数取值进行研究.从一维柱面SH波波动方程出发,重新阐释Matsubara和Hoshiya推导的管-土轴向动力相互作用等效弹簧系数解析表达式,并对主要影响参数进行分析;利用埋地管线振动台试验结果对小震时(0.1g)管-土轴向动力相互作用进行分析,给出等效弹簧系数,并与解析解进行对比.分析结果表明,对于本试验条件,采用解析法计算的等效弹簧系数和试验分析结果较为接近,相对偏差约为7.4%,在一定程度上验证了解析方法的合理性,并根据工程需要,给出管和土未发生相对大位移时的等效弹簧系数取值范围:0.6G～2.0G(G为土体剪切模量).     

不同应力路径下粘土的本构关系验证

本文通过对小浪底土坝心墙粘土等应力比和变应力比的固结排水剪切试验,研究了不同应力路径下粘土的应力应变特性。结果表明,应力路径对土的应力应变关系有显著的影响,而对强度指标则影响很小;在一定的等应力比范围内,土的应力应变关系具有较好的归一性。对邓肯-张模型、修正剑桥模型和双屈服面弹塑性模型进行了验证,这些模型对应力路径的适应性各不相同。根据几种基本试验,利用插值方法推求了等应力比路径下土的应力应变关系曲线,取得了较为满意的结果。