巖石模型結構面的相似材料研制及力學可靠性研究.pdf

1、室內模型試驗是巖石結構面抗剪強度尺寸效應研究的重要手段，但由于影響巖石結構面的兩個主要力學參數(shù)(壁巖強度和粗糙度系數(shù))均具有尺寸效應的特性，試驗者在通過相似比系數(shù)模擬結構面抗剪強度尺寸效應規(guī)律時往往忽略了兩個參數(shù)的尺寸效應對試驗結果的影響，導致結果不可靠。為了有效地消除該影響，本文根據(jù)JRC-JCS準則的結構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構面研究，主要做了如下工作：

2、
　　 1.基于巖石結構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構面主要力學參數(shù)相近的模擬材料。
　　 2.基于不同尺度巖石結構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，并設計了上、下盤吻合結構面試樣的制作工藝，

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