實訓(xùn)五相似材料模擬試驗

1、相似模擬試驗指導(dǎo)書蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)學(xué)院采礦教研室 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 實訓(xùn)一相似材料配比及性質(zhì)的測定 3 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 實訓(xùn)二測定相似材料強度曲線 5 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 實訓(xùn)三壓力傳感器的性能測定 7 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 實訓(xùn)四裂隙梁失穩(wěn)模擬試驗 9 HYPERLINK l bookmark12 o Curr

2、ent Document 實訓(xùn)五相似材料模擬試驗 10 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 實訓(xùn)六巷道錨噴支護的相似模擬試驗 15 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 實訓(xùn)七采場支護材料試驗 17學(xué)生實訓(xùn)守則一、 每次試驗前必須做好復(fù)習和預(yù)習。復(fù)習的內(nèi)容為教科書上有關(guān)本次試驗的教學(xué)內(nèi)容；預(yù)習內(nèi)容包括仔細閱讀試驗指導(dǎo)書和去試驗室熟悉有關(guān)儀器設(shè)備。二、經(jīng)過預(yù)習應(yīng)掌握該項試驗的意義、目的、操作步驟。對試驗指導(dǎo)教師提出的檢查性問題，應(yīng)能回答，否則不得進行試驗。三、試驗時態(tài)度應(yīng)嚴肅認真，嚴格按教師及試驗指導(dǎo)書

3、上所講的操做步驟進行試驗，每臺設(shè)備應(yīng)按操作則進行，以免損壞設(shè)備或造成事故。四、試驗結(jié)束后，應(yīng)在規(guī)定時間內(nèi)提交試驗報告。試驗報告必須獨立完成。書寫、計算、制圖要求公式、計算過程、單位齊全、清晰整齊。試驗成績是期終考核成績的一部分。五、 如試驗結(jié)果未能達到要求或因故未做試驗者，應(yīng)申請補做試驗，試驗室同意后，在指定日期內(nèi)進行補做。實訓(xùn)一相似材料配比及性質(zhì)的測定試驗?zāi)康模赫莆瞻匆欢ū壤渲葡嗨撇牧喜y定其物理力學(xué)性質(zhì)。儀器設(shè)備：試模、量筒、天平，10KN100KN 材料試驗機。1 試驗前，應(yīng)通過計算確定相似材料拌合量，包括3 條抗彎試件，3 塊 8字抗拉試塊及3 塊劈裂抗拉試塊。然后根據(jù)拌合量，計算每

4、種材料用量，包括緩凝劑，骨料的稱量，一般以風干狀態(tài)為準，如表面含水，應(yīng)根據(jù)其含水率折算濕料用量，同時在用水量中扣除同料所含水量。2根據(jù)上述計算結(jié)果，分別稱量各材料用量，再拌和、加水、攪拌。如用人工攪拌，應(yīng)先用水濕潤攪拌盤及工具，先拌均材料再加水攪拌均勻，一般需要5min；如用攪拌機，先將筒壁濕潤后，加干料攪拌1min，再徐徐加水攪拌2min。3試模應(yīng)事先擦凈，內(nèi)部涂上機油，將攪勻的材料入模成型，分23 層插搗、壓實、用抹子鏟平表面。終凝后將試件編號、拆模、稱濕重、干燥（先自然干燥一天，再入烘箱40至衡重）4對8 字形試塊及長條形試塊在抗拉抗折儀上進行抗拉及抗折強度測定。試驗前應(yīng)先調(diào)整儀器使游動

5、砝碼對零，然后配合適當?shù)膴A具使試件與加荷裝置接觸良好，加載至試件斷裂，讀出并計錄破壞載荷（KN ）或強度值（MPa） 。5取抗折試驗后的六個斷塊，進行抗壓試驗。承壓板應(yīng)位于壓力機中心，以試塊成型時的側(cè)面作為受壓面，受壓面積40 62.5mm2。開動壓力機，以每秒 5KN 的加荷速度將試件壓至破壞，記錄破壞荷載值。6取三個扁圓試塊作劈裂抗拉試驗，加壓時上下墊條應(yīng)處于正中相對位置，記錄破壞荷載值。1 計算抗折強度Rf（ Mpa）3PL Rf=2bh TOC o 1-5 h z 式中：P破壞荷載，N;L支撐圓柱中心距，一般為100mm;h試件的寬與高，均為40mm。計算精確至0.01Mpa，以三個試

6、件平均值作為抗折強度。當測定值中有超過平均值過多，則應(yīng)剔除，當采用單杠桿時應(yīng)破壞載荷乘以系數(shù)0.2。計算抗壓強度Rc(Mpa)P Rc=S式中：P破壞荷載，N；2S愛壓面積40 62.5mm2。計算抗拉強度Rt(Mpa)P1) 8 字試塊為：Rt= PS TOC o 1-5 h z 式中P破壞荷載，N；2S受拉腰部斷面500mm22PP2)劈裂法為：Rt= 2P 0.637 Pdtdt式中d試件直徑，500mm；t試件厚度，25mm。比較兩種方法求得的抗拉強度不宜相差太大。實訓(xùn)二 測定相似材料強度曲線掌握測定模型材料強度曲線的方法。試模、量筒、天平、材料試驗機按一定配比制作試塊，試塊尺寸為 5

7、0 100m，不少于m12 塊，在使用剪切儀測定時應(yīng)按剪切盒的尺寸制作試塊。將試塊編號，稱濕重、干燥、計算容重、含水率；進行試驗：方案（1）用直剪或變角剪切夾具（三個角度，每個角度三塊），在材料試驗機中加壓，記下最大荷載，測量剪切面積A。方案（2）用剪力儀對試塊進行直接剪切試驗，試塊數(shù)不低于4 個，分別在不同的垂直壓力下，一般采用0.1， 0.2， 0.3， 0.4Mpa，測得剪切破斷時的量力環(huán)內(nèi)百分表讀數(shù)S 及手輪轉(zhuǎn)數(shù)n。方案（3）用 80 型三軸材料試驗儀進行三軸試驗。試驗采取三種圍壓，每種圍壓試件數(shù)應(yīng)不少于3 個，試驗時軸壓與圍壓同時加載，記錄相應(yīng)壓力下的應(yīng)變值，加到所需圍壓時穩(wěn)定圍壓值

8、，并記錄各測點的應(yīng)變值。然后繼續(xù)增加軸壓，每0.20.4Mpa記錄一次應(yīng)變值，直至應(yīng)變值開始出現(xiàn)漂移時，再改為每0.2Mpa 記錄一次應(yīng)變值，直至試件破壞，停止加載并記錄此值。卸載時先卸軸壓，待至與圍壓相等后，再將軸、圍壓同時卸載至零值，試驗后小心折去試件的乳膠套，觀察試件破壞的形態(tài)。采用剪切夾具時按下式計算試件抗剪強度Rs（Mpa）PfPR sin a cosasAA2 mm ；式中P破壞荷載，2 mm ；A剪切面積，f摩擦系數(shù)；剪切角，（ o）采用剪切儀時按下式計算試件的抗剪強度：Rs=CS L=20n s式中C量力環(huán)的率定系數(shù)，Mpa/0.01mm；S量力環(huán)的百分表讀數(shù)，0.01mm；n

9、手輪轉(zhuǎn)數(shù)。以抗剪強度Rs為縱坐標，垂直壓力P 為橫坐標，根據(jù)測定結(jié)果各點可繪成 TOC o 1-5 h z 一直線，直線傾角 為內(nèi)摩擦角，直線在縱坐標上的載距為凝聚力C。以剪應(yīng)力為縱坐標，剪切位移L 為橫坐標，繪制剪應(yīng)力與剪切位移關(guān)系曲線，以曲線峰值或穩(wěn)定值為材料剪切強度Rs。采用三軸試驗時，先求出各組試件的圍壓及平均軸壓值，以及偏離值。根據(jù)各組測定的圍壓及軸壓值于- 坐標內(nèi)畫出各自的極限應(yīng)力圓，并描出強度包絡(luò)線，如包絡(luò)線并非直線，有時可按兩直線處理，求取C、 值。根據(jù)各組給定圍壓條件下的軸向應(yīng)力與軸向、橫向應(yīng)變值繪出相關(guān)曲線，計算 、 E 值 。實訓(xùn)三壓力傳感器的性能測定通過率定試驗熟悉壓力

10、傳感器及靜態(tài)應(yīng)變儀的測試方法及儀器試驗架，荷重傳感器1 個，壓力傳感器3 個，靜態(tài)應(yīng)變儀1 臺在試驗架上安裝率定裝置如圖1 所示，安裝時應(yīng)嚴格對中；圖 1 應(yīng)力環(huán)壓力傳感器的率定裝置壓力傳感器；2 螺旋千斤頂；3 試驗架；4 荷重傳感器將應(yīng)力環(huán)及荷重傳感器按規(guī)定的接法分別接通橋路；將應(yīng)變儀預(yù)調(diào)平衡，調(diào)好初始讀數(shù)；先作13 級預(yù)加荷載試驗，每級P=50N；儀器測讀應(yīng)按一定的時間間隔進行，全部測點讀數(shù)時間必須基本相等。正式試驗，每級加載50N，逐級記取讀數(shù)，共5級，重復(fù)三次。調(diào) 節(jié) 著 力 點 ， 分 別 使 其 偏 移 應(yīng) 力 環(huán) 傳 感 器 中 心 軸 線 前 后 及 左 右 L=12cm 時

11、，再重測定其特性曲線。更換應(yīng)力環(huán)傳感器后再進行率定。整理出試驗數(shù)據(jù)，計算平均值；對各壓力下的應(yīng)變值求出應(yīng)力環(huán)壓力傳感器的率定曲線。評定該壓力傳感器的技術(shù)特征：最大輸出應(yīng)變值靈敏度及最小分辨率，靈敏度= 最大輸出應(yīng)變值最大輸入壓力值非線性偏差C，C= 2S 100max式中S非線性標準離差。重復(fù)性，為加、卸載輸出量間的標準離差除以最大輸出量。穩(wěn)定性，一般指零點漂移值，即在受力、溫度不變條件下，經(jīng)過一定時間的應(yīng)變變化?？蛊妮d荷性能。評定在側(cè)向及豎向偏心受載情況下的特性曲線變化值，用以估計其抗偏載能力。對應(yīng)力環(huán)傳感器的優(yōu)缺點及適用性進行評述。實訓(xùn)四裂隙梁失穩(wěn)模擬試驗一、試驗?zāi)康模赫莆漳M試驗時測試

12、位移、受力和模擬支架的方法及儀器二、儀器設(shè)備：5m 長平面模擬試驗架1 臺，相似材料砌塊1 層，加載鐵塊2 層，傳感器數(shù)個，靜態(tài)應(yīng)變儀1 臺，鋼卷尺1 個。三、試驗步驟：準備工作。在模擬煤層上鋪設(shè)模擬老頂巖層的砌塊一層，并加載鐵塊，如圖 2 所示，砌塊層一側(cè)利用螺旋千斤頂加水平力，通過荷重傳感器測定荷載；在砌塊梁各塊中部按設(shè)位移測點，利用拉線使測點處于同一水平，測點用測高儀讀數(shù)； 于工作面開切眼內(nèi)安設(shè)模擬支架，試驗裝備布置見圖2， 此模型按線比1：20，容重比0.7。按單方向逐一回采煤層，工作面保持模擬支架3 排，隨著回采安設(shè)支架，并回收末排支架，測支架初讀書及末讀數(shù)。隨著每次回采200mm后

13、用鋼尺測讀各測點相對于水平線的位移量，記下測高儀讀數(shù)（包括垂直位移及水平位移），模擬支架受力及下縮量、水平推力、裂隙梁平衡狀態(tài)；回采速度要均勻，讀數(shù)要快，待移動穩(wěn)定后再繼續(xù)回采，每次采寬相當于原型1m；裂隙梁失穩(wěn)后立即記下各測點讀數(shù)，素描裂隙梁交點失穩(wěn)及臺階下沉情況，說明對采面的影響程度四、根據(jù)試驗結(jié)果計算、繪圖和分析計算裂隙梁各測點隨回采推進而產(chǎn)生位移的規(guī)律，畫出每推進400mm 后的下沉曲線；計算分析裂隙梁最大下沉量S 與水平推力T 之間的關(guān)系，并畫出相關(guān)曲線分析裂隙梁失穩(wěn)前、后的受力狀態(tài)、指出其類型屬于變形失穩(wěn)、滑落失穩(wěn)還是強度失穩(wěn)。實訓(xùn)五相似材料模擬試驗一、試驗?zāi)康氖煜づc掌握測定采場上

14、覆巖層應(yīng)力和位移的試驗設(shè)備、儀器、 試驗方法與計算方法； 測定采場上覆巖層中應(yīng)力和位移，繪制采場上覆巖層中支承壓力分布曲線和頂板移動曲線。二、儀器設(shè)備1試驗平臺：二維模擬試驗平臺，三維模擬試驗平臺2檢測工具：游標卡尺、直角尺、傳感器、應(yīng)力傳感器及應(yīng)變傳感器；3加載設(shè)備：鐵塊4測試設(shè)備：數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)。三、試驗步驟1相似常數(shù)的確定根據(jù)相似性原理，兩個對應(yīng)系統(tǒng)相似必須滿足以下條件：（ 1） 描述兩個系統(tǒng)對應(yīng)點的各物理量之間分別保持一個常數(shù) 相似常數(shù)；（ 2） 描述兩個系統(tǒng)對應(yīng)點的動態(tài)發(fā)展規(guī)律的基本物理參數(shù)相同，或者說各相似常數(shù)間保持一定的關(guān)系，即相似準則。因此， 兩個系統(tǒng)完全相似要求的條件是很

15、嚴格的。但對某一具體研究問題而言，只要把握主要的物理量和主導(dǎo)的相似準則就可以了，相似材料模型試驗研究的問題一般是在重力場中的巖層移動與破壞規(guī)律，需要在以下幾個方面保持相似關(guān)系：（ 1）單值條件和相似判據(jù)1）幾何相似根據(jù)試驗要求和試驗臺尺寸限制，確定幾何相似常數(shù)為：L 。在設(shè)計模型時，對二維模擬試驗?zāi)Ｐ停灰蟊３制矫娉叽绲膸缀蜗嗨?，不要求橫向（厚度）上的幾何相似，但其厚度必須滿足模型的穩(wěn)定性。2）運動相似運動相似表現(xiàn)在時間、速度和加速度上，其相似常數(shù)為：根據(jù)經(jīng)驗和試驗要求，試驗確定容重相似常數(shù)為：（根據(jù)相似材料而定），則重量相似比為：GPGm則重量相似比為：GPGmP VPm Vm3VL3）強

16、度相似和應(yīng)力相似 根據(jù)模型和原型對應(yīng)點具有相同的應(yīng)力平衡微分方程，得：L凡具有與和 相同量綱的物理量都要保持這一常數(shù)，故描述抗壓抗拉及抗剪強度的物理量，其相似常數(shù)相同，即：RC Rt 4）變形過程相似假定系統(tǒng)內(nèi)的每一巖層都是各向同性的，故描述變形的常數(shù) 相互獨立，只有兩個，即彈性模量E 和泊松比，顯然應(yīng)取：E1（ 2）初始狀態(tài)對巖體來講，最重要的初始狀態(tài)是它的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，為此需要模擬：1）巖體結(jié)構(gòu)牲；2）結(jié)構(gòu)面的分布牲；3）結(jié)構(gòu)面上的力學(xué)性質(zhì)。在模擬各種不連續(xù)結(jié)構(gòu)面時，首先應(yīng)當區(qū)別哪些是對所研究問題有決定性意義的結(jié)構(gòu)面。對于主要結(jié)構(gòu)面，應(yīng)當按幾何相似條件單獨模擬，至于次要結(jié)構(gòu)面，為簡化起見，往往

17、除考慮巖石本身的力學(xué)性質(zhì)之外，可采取降低不連續(xù)面所在處巖石彈性模量和強度的方法來解決。（ 3）邊界條件相似模型的邊界條件應(yīng)與原形盡量一致，使用平面模型時，應(yīng)滿足“平面應(yīng)變”的要求，采取各種措施保證前后表面不產(chǎn)生變形。模擬深部巖層時，往往用外部加載的方法來代替上部自重應(yīng)力。根據(jù)理論分析，對于均質(zhì)巖體，由于開挖而引起的應(yīng)力重新分布的范圍約為開挖空間的35倍。 因此， 用外加載方法研究問題時，模擬的范圍至少應(yīng)大于開挖空間的三倍以 上。2相似材料及其配比（ 1）對相似材料的要求相似材料是用來模擬原型的，對它們的要求是：1）主要力學(xué)性質(zhì)與模擬的巖層或結(jié)構(gòu)相似。例如：模擬破壞過程時，應(yīng)使相似材料的單向抗壓

18、與抗拉強度相似于原型材料。2）試驗過程中材料的力學(xué)性能穩(wěn)定，不易受外界條件的影響。3）改變材料配比，可調(diào)整材料的某些性質(zhì)以適應(yīng)相似條件的需要。4）制作方便，凝固時間短。5）成本低，來源豐富。（ 2）相似材料的分類相似材料通常由幾種材料配制而成，組成相似材料的原材料可分為兩類：1）骨料：主要有砂、尾砂、粘土、鐵粉、鉛丹、重晶石粉、鋁粉、云母粉、軟木屑、聚苯乙烯顆粒、硅藻土等。2）膠結(jié)材料：主要有石膏、水泥、石灰、水玻璃、碳酸鈣、石臘、樹脂等。（ 3）骨料的主要技術(shù)特性與用途1）砂子：宜采用d=0.210.12mm的純凈細砂。2）粘土：宜采用比重大于2.6g/cm3 的純粘土。用前應(yīng)先干燥磨碎，并

19、用d=0.35mm的篩子篩分。3）云母粉：比重2.7g/cm3。云母粉有兩種用途。作骨料：宜采用d=0.30.5mm的細云母；作分層材料：宜采用d=1.45mm 的粗云母。4）鐵粉、重晶石粉、鉛丹（Pb3O4） 、磁鐵礦粉等，屬于重骨料，用來增大相似材料的容重。5）軟木屑、爐渣、浮石等，屬于輕骨料，用來減少材料的容重。6）軟木屑、砂子與聚苯乙烯可用來減小材料的泊松比。7）硅藻土，一種以硅藻化石為骨架的軟弱多孔性沉積物。用作骨料時，可吸收混合物中多余的水與降低相似材料的彈性模量。8）鋁粉，可嗇材料的熱傳導(dǎo)性，有助于量測應(yīng)變計上熱量的擴散與改善量測工作。9）尾礦來源豐富，是一種良好的骨料。由于尾礦

20、與模擬的礦石具有大致相同的成份，故有助于模擬原型材料的力學(xué)特性。（ 4）配比的選擇材料配合后的力學(xué)性質(zhì)往往受原材料成份、質(zhì)量、 細度與攪拌方式等多種因素的影響。即使是同一種配比的相似材料，其力學(xué)指標也可能有若干差別。因此，制作模型前應(yīng)當根據(jù)自己的具體條件經(jīng)過試驗最終確定合適的配比。模擬巖石的相似材料大多以石膏膠結(jié)材料為主，主要有：石膏：砂：水：硼砂=1： 9： 1.1： 0.014砂：水泥：水=100： 5： 6（齡期10天）砂：石膏：石灰=4： 0.7： 0.33加載方法對于地下工程，最主要的載荷是自重應(yīng)力與構(gòu)造應(yīng)力。（ 1）自重的模擬1）利用材料本身的重量模擬自重在利用材料本身的重量來模擬

21、自重時，要求材料容重的相似常數(shù)等于應(yīng)力相似常數(shù)除以幾何相似常數(shù)l 。為了使模型材料的容重能在一定范圍內(nèi)變動，以適應(yīng)各種巖石的要求，常摻加各種重骨料（鉛丹、重晶石）或輕骨料（浮石、爐渣）。2）施加面力模擬圍巖自重當模擬的地層很深，而所要研究的問題僅涉及硐室附近一部分圍巖時，常常用施加面力的辦法來代替研究范圍以外的巖石自重。在平面模型中，當面力施加的范圍不大時，最簡單的辦法是用一臺液壓千斤頂，通過幾級分配塊來直接施加面力，也可以用杠桿加重錘的辦法來施加面力。當施加載荷的范圍很大時可用幾個千斤頂或液壓囊來擴大加壓的范圍，即將平面模型劃分為若干區(qū)域，每個區(qū)域用一臺千斤頂加壓，或用液壓囊并排地施加載荷。

22、 由于自重應(yīng)力在同一水平上是一樣的，可以很方便地用一個統(tǒng)一的供油系統(tǒng)來控制各千斤頂或液壓囊上所施加的壓力。3）分塊加載模擬自重有時，在立體模型和大的平面模型中利用加載鋼絲將載荷懸持在模型下部，為此常將模型劃分為許多立方單元體，并將載荷分散施加在每個立方塊的重心處。 這種均勻分布于結(jié)構(gòu)內(nèi)部的垂直力系與自重力系最接近，因而適用于研究應(yīng)力應(yīng)變特征的模型中。（ 2）地應(yīng)力的模擬大量實測資料表明：在巖體中除自重應(yīng)力以外有因地球自轉(zhuǎn)角速度變化而形成的構(gòu)造應(yīng)力。這種構(gòu)造應(yīng)力是地球產(chǎn)生各種地質(zhì)構(gòu)造運動的內(nèi)在力量。根據(jù)近代地質(zhì)力學(xué)的觀點，認為從全球范圍來看，構(gòu)造應(yīng)力以水平力為主，因此對于構(gòu)造應(yīng)力明顯的巖體，在設(shè)

23、計模型時，應(yīng)當采用兩向或三向加載的系統(tǒng)來模擬地應(yīng)力。兩向或三向加載裝置是比較復(fù)雜的，目前普遍采用以面力代替體積力的辦法來進行試驗。具體細節(jié)請參閱有關(guān)參考書。4試驗數(shù)據(jù)測試（ 1）測點布置一般相似材料模型試驗，均要觀測支承壓力分布規(guī)律和頂板移動規(guī)律，分別布置壓力測線和位移測線。原則上講，測點布置越密越好，但過密又會帶來新的問題，如剛度不匹配帶來的應(yīng)力集中等，具體視模型尺寸大小而定。（ 2）試驗數(shù)據(jù)測試用應(yīng)力傳感器和位移傳感器測定采場上覆巖層中應(yīng)力和位移。位移傳感元件測得的數(shù)據(jù)通過P20R-5型預(yù)調(diào)平衡箱，然后由 YJ-5型靜態(tài)電阻應(yīng)變儀直接讀出，再通過位移校正系數(shù)轉(zhuǎn)換成位移量。應(yīng)力傳感元件測得的

24、數(shù)據(jù)通過P20R-17型預(yù)調(diào)平衡箱和YJ-17 型靜動態(tài)電阻應(yīng)變儀，然后由PZB 型直流數(shù)字電壓表讀出，再通過校正系數(shù)轉(zhuǎn)換成應(yīng)力值。最后根據(jù)測提的數(shù)據(jù)整理出壓力曲線和下沉曲線。五、試驗結(jié)果的計算、繪圖和分析1記錄應(yīng)力傳感器和位移傳感器測定采場上覆巖層中的應(yīng)力和位移，繪制采場上覆巖層中支承壓力分布曲線和頂板移動曲線2 計算分析采場上覆巖層最大下沉量S與水平推力T之間關(guān)系，并畫出相關(guān)曲線；實訓(xùn)六巷道錨噴支護的相似模擬試驗一、 試驗?zāi)康模赫莆沼袩o錨桿支護時巷道的塑性圍巖移動規(guī)律，錨桿與巷道圍巖的相互作用二、儀器設(shè)備：二維模擬試驗平臺，三維模擬試驗平臺三、試驗步驟：試驗條件試驗的粘泥巖力學(xué)性質(zhì)為：抗壓

25、強度Rc 0.44MPa ； C 0.12MP ；270；10 2 N/cm3，巖石的應(yīng)力應(yīng)變曲線為無峰值型的塑性類型。支護參數(shù)：錨桿桿體為0.7cm的螺旋鋼，有三種錨桿：1）砂漿錨桿，砂漿為 200 號； 2）中間可延伸錨桿，拉力60KN 時變形為10%，即1.8m長錨桿伸長 0.18m； 3）全長可延伸錨桿，錨桿特性曲線如圖所示，噴層砂漿200 號，容重 2 10 2 N/cm3。2相似模擬參數(shù)的確定為了詳細考察支架與圍巖的相互關(guān)系，采取的模型線比為Cl 10；圍巖相似材料的容重m 2 10 2N / cm3，則模型的應(yīng)力比為C 10，砂漿的應(yīng)力比為C 砂 H CL. 10 15.3M 1

26、.3相似材料的選擇如表1 所示表 1 選擇相似材料參數(shù)粘泥巖（砂：膨潤土：滑石粉：水）4：0.7 ：0.6 ： 0.6砂漿（滑石粉：石膏：水）1：1.8：0.8原巖相似材料計算值實際值原型相似材料計算值實際值應(yīng)力比1015.3Rc(Mpa)0.440.0440.078201.41.3C(Mpa)0.120.0120.025 (o)27 o27 o28 o3相似模擬設(shè)計為了減少每次試驗工作量及便于利用壓力機加載，試驗采用由槽鋼制作的小立體框架，尺寸為0.4 0.44 0.48m，側(cè)向及前面的模板可以拆下及固定，頂面通過上部傳力板將2000kN 壓力機的載荷作用在模型上，以模擬不同垂深時的原巖應(yīng)力。錨桿采取0.7mm 的雙股鋼絲擰成螺旋形，如圖3（ a）所示。中間可延伸及全長可延伸兩種錨桿的試驗特性曲線如圖3（ b） 、 （ c）所示。(a)P(N) 120100806040405060 l(mm)(a)P(N) 120100806040405060 l(mm)(c)（b）圖 3