一种新型的类似的材料考虑水的特点是通过正交实验。类似的材料由河沙、重晶石粉、水泥、石膏和水。我们确定最佳测试开发过程。首先,测试计划比例是基于正交试验设计的。含水率的影响,质量比骨料粘结剂和其他组件的密度、单轴抗压强度、弹性模型和相似材料的泊松比进行了分析通过分析范围。最后,参数之间的多元线性回归方程和相似的组成材料,和最优成分比例决定根据测试的影响因素之间的关系和相似材料的力学性能。结果表明,所选原材料及其配比方法是可行的。重晶石粉过程中起着重要作用的内容控制密度和相似材料的泊松比。总对粘结剂的质量比是影响的主要因素的单轴抗压强度和弹性模量相似的材料,而水分含量第二大影响密度、单轴抗压强度、弹性模量和泊松比类似的材料。当残余水分含量从0增加到4%,类似材料的单轴抗压强度和弹性模量降低了49.5%和53.3%,分别和泊松比增加了54.8%。 Determining the residual moisture content that matches the design of similar material model tests is critical to improving the test accuracy and provides a reference to prepare similar materials with different requirements.
理论推导、数值模拟和物理模型试验是三个主要的研究方法解决复杂工程地质和岩土工程问题(gydF4y2Ba
物理模型试验广泛应用于地下煤炭开采,地下隧道工程和其他工程领域(gydF4y2Ba
虽然这些类似的材料用于岩土工程和地质工程,一些问题仍然存在gydF4y2Ba
在此基础上,首先,原材料相似的材料,如河沙、重晶石粉、水泥、石膏、选择根据相似材料的制备要求。第二,样本参数如密度、抗压强度、弹性模量和泊松比进行了测试。第三,类似材料的特性定量分析范围分析、方差分析和回归方法。最后,将研究成果应用于煤矿的物理模型试验。gydF4y2Ba
相似理论和类似材料的原材料成分的最佳比例的基础。物理模型试验的相似原理表明,复制现象的物理模型应该类似于模拟对象;即。,according to the similarity principle, the geometric dimension, load, boundary condition, gravity, strength, deformation characteristics, and water physical characteristics of the model should be similar to the simulated object. The similarity scale
根据量纲分析方法,如果物理量的类似规模相同的维度是相同和类似规模的维度1 = 1,gydF4y2Ba
可以获得相似的平衡方程。原型平衡方程gydF4y2Ba
模型的平衡方程gydF4y2Ba
根据相似比的定义,gydF4y2Ba
根据方程(gydF4y2Ba
根据几何方程、物理方程、压力边界条件和位移边界条件,可以推导出以下关系:gydF4y2Ba
河沙(中国西安汇众建设有限公司)和重晶石粉(中国西安Jintianjiang矿业有限公司)被选为骨料的类似的材料。石膏(中国西安惠邦生物工程有限公司)和水泥(中国西安Xinhonggao建筑装饰材料有限公司,有限公司)被选为相似材料的绑定,如图gydF4y2Ba
原材料的类似的材料:(一)河沙,(b)重晶石粉,(c)水泥、和(d)石膏。gydF4y2Ba
河沙的平均粒径为1.0 - -1.5毫米,和重晶石粉的平均粒径为2.5 - -3.0毫米。石膏和水泥用于绑定河沙和重晶石粉到更大的总量增加材料的强度和凝聚力。gydF4y2Ba
32.5水泥满足以上标准(国家标准为民用建筑混凝土)在中国是便宜的,液压的好材料。它可以调整的特点类似的材料通过提高抗压强度,弹性模量和凝聚力。石膏是半水合物石膏的初凝时间10 - 15分钟。经过300 -孔筛,筛余物小于或等于0.3%,动物胶溶液是一种添加剂,溶液浓度为2.3%。gydF4y2Ba
该方法主要由三部分组成:正交试验方案相似的材料,样品制作和测试样品的力学性能。gydF4y2Ba
正交试验法是基于部分因子设计方法,用于研究材料的比例相似。测试结果被称为指标,可能会影响测试结果的参数称为因素。每个因素的具体状态称为水平的比较实验。gydF4y2Ba
在这项研究中提出的正交试验设计方法可以分为三个步骤:gydF4y2Ba
正交试验设计的水平。gydF4y2Ba
| 水平gydF4y2Ba |
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|---|---|---|---|---|
| 1gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba | 4:1gydF4y2Ba | 3:7gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba |
| 2gydF4y2Ba | 1gydF4y2Ba | 5:1gydF4y2Ba | 4:6gydF4y2Ba | 10gydF4y2Ba |
| 3gydF4y2Ba | 2gydF4y2Ba | 6:1gydF4y2Ba | 5:5gydF4y2Ba | 20.gydF4y2Ba |
| 4gydF4y2Ba | 3gydF4y2Ba | 7:1gydF4y2Ba | 6:4gydF4y2Ba | 30.gydF4y2Ba |
| 5gydF4y2Ba | 4gydF4y2Ba | 8:1gydF4y2Ba | 7:3gydF4y2Ba | 40gydF4y2Ba |
正交试验方案相似的材料。gydF4y2Ba
| 测试数量gydF4y2Ba |
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|---|---|---|---|---|
| 1gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba | 4:1gydF4y2Ba | 3:7gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba |
| 2gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba | 5:1gydF4y2Ba | 4:6gydF4y2Ba | 10gydF4y2Ba |
| 3gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba | 6:1gydF4y2Ba | 5:5gydF4y2Ba | 20.gydF4y2Ba |
| 4gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba | 7:1gydF4y2Ba | 6:4gydF4y2Ba | 30.gydF4y2Ba |
| 5gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba | 8:1gydF4y2Ba | 7:3gydF4y2Ba | 40gydF4y2Ba |
| 6gydF4y2Ba | 1gydF4y2Ba | 4:1gydF4y2Ba | 5:5gydF4y2Ba | 10gydF4y2Ba |
| 7gydF4y2Ba | 1gydF4y2Ba | 5:1gydF4y2Ba | 6:4gydF4y2Ba | 20.gydF4y2Ba |
| 8gydF4y2Ba | 1gydF4y2Ba | 6:1gydF4y2Ba | 7:3gydF4y2Ba | 30.gydF4y2Ba |
| 9gydF4y2Ba | 1gydF4y2Ba | 7:1gydF4y2Ba | 3:7gydF4y2Ba | 40gydF4y2Ba |
| 10gydF4y2Ba | 1gydF4y2Ba | 8:1gydF4y2Ba | 4:6gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba |
| 11gydF4y2Ba | 2gydF4y2Ba | 4:1gydF4y2Ba | 7:3gydF4y2Ba | 20.gydF4y2Ba |
| 12gydF4y2Ba | 2gydF4y2Ba | 5:1gydF4y2Ba | 3:7gydF4y2Ba | 30.gydF4y2Ba |
| 13gydF4y2Ba | 2gydF4y2Ba | 6:1gydF4y2Ba | 4:6gydF4y2Ba | 40gydF4y2Ba |
| 14gydF4y2Ba | 2gydF4y2Ba | 7:1gydF4y2Ba | 5:5gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba |
| 15gydF4y2Ba | 2gydF4y2Ba | 8:1gydF4y2Ba | 6:4gydF4y2Ba | 10gydF4y2Ba |
| 16gydF4y2Ba | 3gydF4y2Ba | 4:1gydF4y2Ba | 4:6gydF4y2Ba | 30.gydF4y2Ba |
| 17gydF4y2Ba | 3gydF4y2Ba | 5:1gydF4y2Ba | 5:5gydF4y2Ba | 40gydF4y2Ba |
| 18gydF4y2Ba | 3gydF4y2Ba | 6:1gydF4y2Ba | 6:4gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba |
| 19gydF4y2Ba | 3gydF4y2Ba | 7:1gydF4y2Ba | 7:3gydF4y2Ba | 10gydF4y2Ba |
| 20.gydF4y2Ba | 3gydF4y2Ba | 8:1gydF4y2Ba | 3:7gydF4y2Ba | 20.gydF4y2Ba |
| 21gydF4y2Ba | 4gydF4y2Ba | 4:1gydF4y2Ba | 6:4gydF4y2Ba | 40gydF4y2Ba |
| 22gydF4y2Ba | 4gydF4y2Ba | 5:1gydF4y2Ba | 7:3gydF4y2Ba | 0gydF4y2Ba |
| 23gydF4y2Ba | 4gydF4y2Ba | 6:1gydF4y2Ba | 3:7gydF4y2Ba | 10gydF4y2Ba |
| 24gydF4y2Ba | 4gydF4y2Ba | 7:1gydF4y2Ba | 4:6gydF4y2Ba | 20.gydF4y2Ba |
| 25gydF4y2Ba | 4gydF4y2Ba | 8:1gydF4y2Ba | 5:5gydF4y2Ba | 30.gydF4y2Ba |
准备原材料的用量河沙、重晶石粉、水泥、石膏、动物胶溶液在表gydF4y2Ba
考虑到困难形成类似的标本与不同水分含量在过去,重新设计和生产测试标本。如图gydF4y2Ba
新的测试模具。gydF4y2Ba
把准备原材料混合容器中搅拌约3分钟。干材料均匀混合后,逐渐添加水。同时,慢慢搅拌,以避免类似材料的初始含水率的差异引起的水溅。过程控制在5分钟内,以防止材料凝结和影响试样的强度。gydF4y2Ba
混合相似的材料放入三个模具,填补他们三次。控制每一次的填充量大约40%的模具体积和紧凑。在每个灌装之前,最后捣固挠的表面防止分层试样。灌装后,试样的上表面与小铲子把泥刀端面上表面平坦。gydF4y2Ba
将样品在室温下模具25分钟。成型后,轻轻地去除模具衣领,利用模具的外表面用锤子放松标本从模具的内表面,和demold。gydF4y2Ba
每一个测试表gydF4y2Ba
为了防止水的蒸发,用保鲜膜包裹demolded标本放在一个密封不透光的房间。毕竟标本,移除塑料包装。将试样在恒温、恒湿箱固化,将里面的温度设置为30°C,每30分钟取出试样称重,并计算剩余水分使用方程(gydF4y2Ba
类似的材料必须满足固体变形和机械性能的要求。因此,指标参数和样品抗压强度、弹性模量和泊松比进行了测试。MTS电子万能试验机(C43, MTS中国有限公司,北京,中国)是用于单轴压缩试验,采用位移控制,设置预加载力的10 N,加载速率1毫米/分钟,2赫兹的采样频率。测试系统如图gydF4y2Ba
实验系统。gydF4y2Ba
抗压强度测试使用MTS电子万能试验机,它是计算基于应力-应变曲线和极限载荷的计算。单轴抗压强度的计算方法如下:gydF4y2Ba
试样的弹性模量是通过固定的电阻应变仪测试样品有特殊胶水。变形岩石样本时,电阻应变仪也是畸形的,所以它的阻力会相应地改变。在单轴压缩状态下,直线的斜率在应力和纵向应变曲线由一次性加载是弹性模量模型。gydF4y2Ba
泊松比的计算方法是通过横向应变值和纵向应变值时,压力是抗压强度的50%。gydF4y2Ba
为了减少测试的不确定性,正交试验结果的算术平均值5每组标本,如表所示gydF4y2Ba
指数参数的标本。gydF4y2Ba
| 测试数量gydF4y2Ba | 密度(克/厘米gydF4y2Ba |
抗压强度(MPa)gydF4y2Ba | 弹性模量(MPa)gydF4y2Ba | 泊松比gydF4y2Ba |
|---|---|---|---|---|
| 1gydF4y2Ba | 1.733gydF4y2Ba | 2.273gydF4y2Ba | 487.048gydF4y2Ba | 0.016gydF4y2Ba |
| 2gydF4y2Ba | 1.864gydF4y2Ba | 2.075gydF4y2Ba | 470.081gydF4y2Ba | 0.048gydF4y2Ba |
| 3gydF4y2Ba | 1.893gydF4y2Ba | 1.406gydF4y2Ba | 342.028gydF4y2Ba | 0.029gydF4y2Ba |
| 4gydF4y2Ba | 1.941gydF4y2Ba | 1.565gydF4y2Ba | 371.639gydF4y2Ba | 0.104gydF4y2Ba |
| 5gydF4y2Ba | 1.967gydF4y2Ba | 1.247gydF4y2Ba | 298.342gydF4y2Ba | 0.11gydF4y2Ba |
| 6gydF4y2Ba | 1.898gydF4y2Ba | 2.274gydF4y2Ba | 493.638gydF4y2Ba | 0.061gydF4y2Ba |
| 7gydF4y2Ba | 1.896gydF4y2Ba | 2.106gydF4y2Ba | 518.886gydF4y2Ba | 0.041gydF4y2Ba |
| 8gydF4y2Ba | 1.926gydF4y2Ba | 1.459gydF4y2Ba | 379.612gydF4y2Ba | 0.122gydF4y2Ba |
| 9gydF4y2Ba | 1.97gydF4y2Ba | 1.354gydF4y2Ba | 318.799gydF4y2Ba | 0.145gydF4y2Ba |
| 10gydF4y2Ba | 1.826gydF4y2Ba | 0.856gydF4y2Ba | 175.253gydF4y2Ba | 0.034gydF4y2Ba |
| 11gydF4y2Ba | 1.929gydF4y2Ba | 1.967gydF4y2Ba | 467.488gydF4y2Ba | 0.065gydF4y2Ba |
| 12gydF4y2Ba | 1.93gydF4y2Ba | 1.762gydF4y2Ba | 373.380gydF4y2Ba | 0.156gydF4y2Ba |
| 13gydF4y2Ba | 1.973gydF4y2Ba | 1.579gydF4y2Ba | 327.646gydF4y2Ba | 0.162gydF4y2Ba |
| 14gydF4y2Ba | 1.823gydF4y2Ba | 1.293gydF4y2Ba | 256.631gydF4y2Ba | 0.0523gydF4y2Ba |
| 15gydF4y2Ba | 1.872gydF4y2Ba | 0.726gydF4y2Ba | 188.877gydF4y2Ba | 0.07gydF4y2Ba |
| 16gydF4y2Ba | 1.972gydF4y2Ba | 1.46gydF4y2Ba | 323.088gydF4y2Ba | 0.152gydF4y2Ba |
| 17gydF4y2Ba | 1.983gydF4y2Ba | 1.243gydF4y2Ba | 246.563gydF4y2Ba | 0.163gydF4y2Ba |
| 18gydF4y2Ba | 1.832gydF4y2Ba | 0.822gydF4y2Ba | 178.018gydF4y2Ba | 0.0729gydF4y2Ba |
| 19gydF4y2Ba | 1.877gydF4y2Ba | 0.809gydF4y2Ba | 165.931gydF4y2Ba | 0.0915gydF4y2Ba |
| 20.gydF4y2Ba | 1.904gydF4y2Ba | 0.517gydF4y2Ba | 79.332gydF4y2Ba | 0.117gydF4y2Ba |
| 21gydF4y2Ba | 2.003gydF4y2Ba | 1.502gydF4y2Ba | 340.506gydF4y2Ba | 0.184gydF4y2Ba |
| 22gydF4y2Ba | 1.838gydF4y2Ba | 1.278gydF4y2Ba | 280.477gydF4y2Ba | 0.079gydF4y2Ba |
| 23gydF4y2Ba | 1.877gydF4y2Ba | 0.625gydF4y2Ba | 122.776gydF4y2Ba | 0.112gydF4y2Ba |
| 24gydF4y2Ba | 1.908gydF4y2Ba | 0.572gydF4y2Ba | 107.815gydF4y2Ba | 0.131gydF4y2Ba |
| 25gydF4y2Ba | 1.946gydF4y2Ba | 0.345gydF4y2Ba | 68.618gydF4y2Ba | 0.173gydF4y2Ba |
根据样本参数的测量值,样本之间的定性和定量关系参数和相似材料的比例。获得最好的成分比例,相似的采矿工程模型试验在一定地质条件作为案例进行分析,和四个多元线性回归方程计算提供原料的最佳配比。gydF4y2Ba
我们直接使用统计学知识来分析测试结果。区间分析方法用于分析每个因素的影响在相似材料的力学参数在不同的水平。根据正交试验设计方法在表gydF4y2Ba
通过范围和方差分析,样本之间的关系指数参数(密度、抗压强度、弹性模量和泊松比)和四因素正交试验项目的定量和定性分析。使用MATLAB进行方差分析(2016年MATLAB, MATLAB信息技术有限公司,洛杉矶,2016)。gydF4y2Ba
样品密度分析如下:首先,研究了定性分析通过分析;此外,通过方差分析进行定量分析获得样本密度之间的定量关系和四个因素。gydF4y2Ba
的平均价值和范围影响试样的密度的因素在不同水平计算,如表所示gydF4y2Ba
分析相似材料的密度范围。gydF4y2Ba
| 水平gydF4y2Ba | 平均密度的不同因素(g / cmgydF4y2Ba3gydF4y2Ba)gydF4y2Ba | |||
|---|---|---|---|---|
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| 1gydF4y2Ba | 1.8796gydF4y2Ba | 1.907gydF4y2Ba | 1.8828gydF4y2Ba | 1.8104gydF4y2Ba |
| 2gydF4y2Ba | 1.9032gydF4y2Ba | 1.9022gydF4y2Ba | 1.9086gydF4y2Ba | 1.8776gydF4y2Ba |
| 3gydF4y2Ba | 1.9054gydF4y2Ba | 1.9002gydF4y2Ba | 1.9086gydF4y2Ba | 1.906gydF4y2Ba |
| 4gydF4y2Ba | 1.9136gydF4y2Ba | 1.9038gydF4y2Ba | 1.9088gydF4y2Ba | 1.943gydF4y2Ba |
| 5gydF4y2Ba | 1.9144gydF4y2Ba | 1.903gydF4y2Ba | 1.9074gydF4y2Ba | 1.9792gydF4y2Ba |
| 范围gydF4y2Ba | 0.0348gydF4y2Ba | 0.0068gydF4y2Ba | 0.026gydF4y2Ba | 0.1688gydF4y2Ba |
图gydF4y2Ba
直观的分析图表的密度影响因素:(a)的因素gydF4y2Ba
抗压强度分析方法类似于样品的密度。每一层的平均和范围的每个因素影响正交的单轴抗压强度测试结果如表所示gydF4y2Ba
单轴抗压强度的分析范围。gydF4y2Ba
| 水平gydF4y2Ba | 单轴抗压强度的平均值不同因素(MPa)gydF4y2Ba | |||
|---|---|---|---|---|
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| 1gydF4y2Ba | 1.7132gydF4y2Ba | 1.8952gydF4y2Ba | 1.3062gydF4y2Ba | 1.3044gydF4y2Ba |
| 2gydF4y2Ba | 1.6098gydF4y2Ba | 1.6928gydF4y2Ba | 1.3084gydF4y2Ba | 1.3018gydF4y2Ba |
| 3gydF4y2Ba | 1.4654gydF4y2Ba | 1.1782gydF4y2Ba | 1.3122gydF4y2Ba | 1.3136gydF4y2Ba |
| 4gydF4y2Ba | 0.9702gydF4y2Ba | 1.1186gydF4y2Ba | 1.3442gydF4y2Ba | 1.3182gydF4y2Ba |
| 5gydF4y2Ba | 0.8644gydF4y2Ba | 0.7382gydF4y2Ba | 1.352gydF4y2Ba | 1.385gydF4y2Ba |
| 范围gydF4y2Ba | 0.8488gydF4y2Ba | 1.157gydF4y2Ba | 0.0458gydF4y2Ba | 0.0806gydF4y2Ba |
单轴抗压强度之间的敏感性分析曲线和各种因素如图gydF4y2Ba
直观的分析图表的抗压强度影响因素:(a)的因素gydF4y2Ba
平均每个级别和范围的每个因素的影响弹性模量在正交试验结果如表所示gydF4y2Ba
弹性模量的分析范围。gydF4y2Ba
| 水平gydF4y2Ba | 弹性模量的平均值不同因素(MPa)gydF4y2Ba | |||
|---|---|---|---|---|
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| 1gydF4y2Ba | 393.828gydF4y2Ba | 422.354gydF4y2Ba | 276.267gydF4y2Ba | 275.486gydF4y2Ba |
| 2gydF4y2Ba | 377.238gydF4y2Ba | 377.877gydF4y2Ba | 280.776gydF4y2Ba | 288.261gydF4y2Ba |
| 3gydF4y2Ba | 322.804gydF4y2Ba | 270.016gydF4y2Ba | 281.496gydF4y2Ba | 303.11gydF4y2Ba |
| 4gydF4y2Ba | 198.586gydF4y2Ba | 244.163gydF4y2Ba | 319.585gydF4y2Ba | 303.268gydF4y2Ba |
| 5gydF4y2Ba | 184.038gydF4y2Ba | 162.084gydF4y2Ba | 318.37gydF4y2Ba | 306.372gydF4y2Ba |
| 范围gydF4y2Ba | 209.79gydF4y2Ba | 260.27gydF4y2Ba | 43.318gydF4y2Ba | 30.886gydF4y2Ba |
弹性模量之间的敏感性分析曲线和各种因素如图gydF4y2Ba
直观的分析图表的弹性模量影响因素:(a)的因素gydF4y2Ba
每一层的平均和范围每个泊松比的影响因素的正交试验结果如表所示gydF4y2Ba
泊松比的范围分析。gydF4y2Ba
| 水平gydF4y2Ba | 意思是泊松比的不同因素gydF4y2Ba | |||
|---|---|---|---|---|
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| 1gydF4y2Ba | 0.0614gydF4y2Ba | 0.0956gydF4y2Ba | 0.1092gydF4y2Ba | 0.05084gydF4y2Ba |
| 2gydF4y2Ba | 0.0806gydF4y2Ba | 0.0974gydF4y2Ba | 0.1054gydF4y2Ba | 0.0765gydF4y2Ba |
| 3gydF4y2Ba | 0.10106gydF4y2Ba | 0.09958gydF4y2Ba | 0.09566gydF4y2Ba | 0.0766gydF4y2Ba |
| 4gydF4y2Ba | 0.11928gydF4y2Ba | 0.10476gydF4y2Ba | 0.09438gydF4y2Ba | 0.1414gydF4y2Ba |
| 5gydF4y2Ba | 0.1358gydF4y2Ba | 0.1008gydF4y2Ba | 0.0935gydF4y2Ba | 0.1528gydF4y2Ba |
| 范围gydF4y2Ba | 0.0744gydF4y2Ba | 0.0052gydF4y2Ba | 0.0157gydF4y2Ba | 0.10196gydF4y2Ba |
泊松比之间的敏感性分析曲线如图,每个因素gydF4y2Ba
直观的分析图表的泊松比影响因素:(a)的因素gydF4y2Ba
根据正交试验的结果在这篇文章中,灵敏度分析图表的因素和力学性能之间的相似材料显示了良好的线性关系因素和正交试验的试样的力学性能。因此,进行多元线性回归分析。定义,重晶石粉的内容gydF4y2Ba
方程(gydF4y2Ba
当密度、单轴抗压强度、弹性模量、泊松比和类似的材料决定,重晶石粉的内容,质量比的聚合水泥、石膏水泥质量比,残余水分含量在类似的材料可以通过方程计算(gydF4y2Ba
对煤炭开采含水层的影响是岩土工程的一个典型问题。探讨含水层对煤炭开采的影响,煤矿作为一个例子。Hulusu煤矿位于Tuk镇,内蒙古鄂尔多斯市乌审旗。这是东胜煤田的自然延伸的西南部和属于Hugilt矿区。本矿区含煤地层中侏罗世延安形成的有8可开采煤层,其中2 - 1煤层和2 - 2煤层埋藏深度超过600米。此外,煤炭的两层之间的间隔很小(约30米),所以采矿期间相互影响非常明显。此外,每一层的含水量矿井相对富裕,和矿业的主要水破坏来自延安的砂岩含水层侏罗纪系统的形成。获得两个煤层之间的相互作用机理,提高可靠性和安全性使巷道围岩的支持,含水量的影响岩石的力学性能必须充分考虑。gydF4y2Ba
因此,本研究采用相似材料模型试验的方法研究的时空演变规律2 - 2煤的应力和应变在2 - 1煤层的矿井恢复过程。因为煤的两层之间的地层薄,很难模拟地层之间的两层煤,和更高的需求介绍了相似材料模拟试验的准确性。很难确定合适的比例相似材料的使用传统的经验方法来有效地模拟岩层的力学性能。本文的方法确定相似材料的比例上面提到的介绍来解决这个问题。gydF4y2Ba
根据相似理论和原型岩层参数,如表所示gydF4y2Ba
对比计算和测量了相似材料的力学参数。gydF4y2Ba
| 密度(克/厘米gydF4y2Ba3gydF4y2Ba)gydF4y2Ba | 抗压强度(MPa)gydF4y2Ba | 弹性模量(MPa)gydF4y2Ba | 泊松比gydF4y2Ba | |
|---|---|---|---|---|
| 类似的材料力学参数的计算值gydF4y2Ba | 1.73gydF4y2Ba | 0.51gydF4y2Ba | 270年gydF4y2Ba | 0.2gydF4y2Ba |
| 测量值的类似材料的力学参数gydF4y2Ba | 1.82gydF4y2Ba | 0.58gydF4y2Ba | 284年gydF4y2Ba | 0.22gydF4y2Ba |
| 误差(%)gydF4y2Ba | 5.2gydF4y2Ba | 13.7gydF4y2Ba | 5.2gydF4y2Ba | 10gydF4y2Ba |
根据相似材料的物理力学参数表gydF4y2Ba
单轴压缩后,可以实现三种典型失效模式:剪切破坏单一斜面(A型),扩张失败(B型)和拉伸断裂分裂(C型),如图gydF4y2Ba
三个单轴压缩试验的典型失效模式:(a)单斜面的剪切破坏,(b)扩张失败,和(c)分裂拉伸断裂。gydF4y2Ba
参考有关规定在“砂浆基本性能测试方法”(住房和城乡建设部中华人民共和国)。计算值之间的差异和相似材料的力学参数的测试值不应超过20%作为标准来确定回归方程的拟合效果是否准确。在该测试中,计算之间的相对误差和测量相似材料的力学参数为5.2 -13.7%,小于20%。因此,在这个测试可以有效地获得的回归方程计算的比例相似材料的容许误差范围内项目和改善相似材料模型试验的准确性。此外,物理模型试验进行了使用最优含水率,结果是符合实际的挖掘,这证明了新的类似的材料是可行的解决矿业和岩土工程问题。gydF4y2Ba
在正交试验的基础上,建立了新的开发过程相似的材料,河沙和重晶石粉用作骨料和水泥和石膏是作为促凝剂。在正交试验的基础上,比例测试方案设计。我们准备标本获取参数,如密度、抗压强度、弹性模量和泊松比。力学参数的定性和定量关系获得的样本和类似材料的比例范围和方差分析。重晶石粉的含量是影响的主要因素的密度和相似材料的泊松比。总对粘结剂的质量比是影响的主要因素的单轴抗压强度和弹性模量相似的材料,而残余水分含量是次要因素影响密度、单轴抗压强度、弹性模量和泊松比类似的材料。力学参数之间的多元线性回归方程相似材料的样品和组件,组件的最佳比例是根据不同的需求进一步确定。与特定地质条件的相似模型试验为例,根据多元线性回归方程,重晶石粉的最佳比例,质量比骨料粘结剂,水泥石膏的质量比,确定水分含量。执行的相似材料模拟试验。测试结果和理论计算的最大误差为13.7%,满足误差要求的相似材料模型试验,可以提供一个参考类似的材料在不同的比例要求。gydF4y2Ba
使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。gydF4y2Ba
作者宣称没有利益冲突。gydF4y2Ba
这项工作得到了国家自然科学基金(51904168和51904168号),SDUST研究基金会(2019 tdjh101),中国煤炭技术和工程集团有限公司有限公司科技创新和创业基金特别Project-Youth项目(2018 - 2 qn012)和社会发展和工业化指导计划辽宁省(2019 jh8/10300099)。作者真诚地感谢国家自然科学基金委的金融支持和中国教育部。由于西安科技大学的研究生,这项研究就不会如此的顺利实施。gydF4y2Ba