巖石模型結(jié)構(gòu)面的相似材料研制及力學可靠性研究.pdf

1、室內(nèi)模型試驗是巖石結(jié)構(gòu)面抗剪強度尺寸效應(yīng)研究的重要手段，但由于影響巖石結(jié)構(gòu)面的兩個主要力學參數(shù)(壁巖強度和粗糙度系數(shù))均具有尺寸效應(yīng)的特性，試驗者在通過相似比系數(shù)模擬結(jié)構(gòu)面抗剪強度尺寸效應(yīng)規(guī)律時往往忽略了兩個參數(shù)的尺寸效應(yīng)對試驗結(jié)果的影響，導(dǎo)致結(jié)果不可靠。為了有效地消除該影響，本文根據(jù)JRC-JCS準則的結(jié)構(gòu)面抗剪強度力學機制和相似材料的相似原理，開展相似材料模型的幾何特征及物理常數(shù)等均與原型一致的巖石模型結(jié)構(gòu)面研究，主要做了如下工作：

2、
　　 1.基于巖石結(jié)構(gòu)面抗剪強度力學機制及相似材料的選擇原則和要求，研制以高強水泥、硅粉、高效減水劑、標準砂、水等原料混合而成的模擬材料。通過敏感性試驗，得到不同混合料摻量對模擬材料的抗壓強度、彈性模量和重度等物理參數(shù)的影響；并通過對比分析獲得與巖石結(jié)構(gòu)面主要力學參數(shù)相近的模擬材料。
　　 2.基于不同尺度巖石結(jié)構(gòu)面模型試樣的制作特點，研制了上、下盤完全吻合的系列尺度試樣模具，并設(shè)計了上、下盤吻合結(jié)構(gòu)面試樣的制作工藝，

3、實現(xiàn)了在同一塊結(jié)構(gòu)面上不同尺度結(jié)構(gòu)面模型的制作。利用課題組開發(fā)的表面形態(tài)相似性評價技術(shù)驗證了模型結(jié)構(gòu)面制作工藝的可行性，表明按照該方法制作的模型試樣，能滿足結(jié)構(gòu)面抗剪強度尺寸效應(yīng)直剪試驗的大樣本及多尺度的試驗要求。
　　 3.課題組研制的多尺度巖體結(jié)構(gòu)面直剪儀(MSJ-DST)實現(xiàn)了在同一直剪儀上進行多尺度巖體結(jié)構(gòu)面抗剪強度試驗。本文利用該儀器開展了模型結(jié)構(gòu)面代替原巖結(jié)構(gòu)面的多尺度抗剪強度直剪試驗，通過對比分析模型結(jié)構(gòu)面和巖石結(jié)