基于正交設計的巖質相似材料配比試驗研究

關振長，龔振峰，陳仁春，呂荔炫

(1.福州大學 土木工程學院，福建 福州 350116；2.福州市規劃設計研究院，福建 福州 350108)

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基于正交設計的巖質相似材料配比試驗研究

關振長1，龔振峰1，陳仁春2，呂荔炫2

(1.福州大學 土木工程學院，福建 福州 350116；2.福州市規劃設計研究院，福建 福州 350108)

以鐵礦粉、重晶石粉、粉細砂為主材料，松香、酒精為黏結劑，石膏粉為調節劑，配制振動臺模型試驗中的巖質相似材料?；谡辉O計方法，通過直接剪切試驗與單軸壓縮試驗，對影響巖質相似材料物理力學參數的各配比因素進行了極差分析和方差分析。結果表明，不同配比相似材料的物理力學參數取值范圍較廣，能夠滿足大部分模型試驗中對巖質相似材料的要求。相似材料的黏聚力隨黏結劑濃度的增加而大致呈線性增長；相似材料的內摩擦角隨石膏粉含量的增加而減小，隨著黏結劑濃度、粉細砂含量的增加而增大；相似材料的彈性模量隨黏結劑濃度、鐵粉與重晶石粉含量的增加而大致呈線性增長。以福州市金雞山隧道圍巖的黏聚力、摩擦角和彈性模量為目標，選用12#配比作為振動臺模型試驗中模擬中風化粗粒花崗巖層的相似材料。

隧道工程；巖質相似材料；正交設計；配合比；相似理論

0 引言

模型試驗是將與原型物理力學性質相似的材料，按一定的相似關系制成縮尺模型，并進行相應目的研究的一種試驗方法。在巖土工程相關的科研與實踐中，常常需要借助相似模型試驗方法，來探索諸多理論分析方法與數值模擬方法不易解決的復雜問題[1-2]?！?br>