[发明专利]隧道模型试验软弱围岩相似材料的确定方法

权利要求书

1.一种隧道模型试验软弱围岩相似材料的确定方法，其特征在于：所述隧道模型试验软弱围岩相似材料的确定方法包括以下步骤：

1）确定软弱围岩相似材料的目标参数；

2）初步筛选软弱围岩相似材料，得到拟定的软弱围岩相似材料；

3）对步骤2）获取得到的拟定的软弱围岩相似材料分别进行单轴压缩试验和直接剪切试验，获得试验结果，将试验结果与步骤1）确定的软弱围岩相似材料的目标参数相对比，选取与软弱围岩相似材料的目标参数相近似的方案，作为最终的软弱围岩相似材料。

2.根据权利要求1所述的隧道模型试验软弱围岩相似材料的确定方法，其特征在于：所述步骤1）中软弱围岩相似材料是以Ⅳ级围岩为模拟对象。

3.根据权利要求2所述的隧道模型试验软弱围岩相似材料的确定方法，其特征在于：所述步骤2）中拟定的软弱围岩相似材料的组成包括骨料、黏结剂以及调节剂；所述骨料包括粗骨料以及细骨料；所述粗骨料是石英砂；所述细骨料是重晶石；所述黏结剂是粉煤灰；所述调节剂是机油和松香酒精溶液。

4.根据权利要求3所述的隧道模型试验软弱围岩相似材料的确定方法，其特征在于：所述调节剂是松香酒精溶液，所述松香酒精溶液是将固体状的脂松香捣碎成颗粒状后，按质量体积比是1g：3mL的比例将脂松香充分溶解于酒精溶液中，酒精溶液中乙醇的体积分数为98%。

5.根据权利要求4所述的隧道模型试验软弱围岩相似材料的确定方法，其特征在于：所述步骤3）中对拟定的软弱围岩相似材料进行单轴压缩试验的具体实现方式是：

a1）根据拟定的软弱围岩相似材料的组成设计不同配比的单轴压缩试验方案；

a2）根据步骤a1）得到的单轴压缩试验方案，准确称取各单轴压缩试验方案所用的材料，混合并搅拌均匀后在标准模具中分层压实，脱模后烘干，得到压缩试验试样；

a3）待压缩试验试样的酒精完全挥发后，采用高分子材料拉力试验机对压缩试验试样进行单轴压缩试验，加载速度为0.1mm/min，直至压缩试验试样出现较大断裂或位移-应力曲线向下骤减时停止加载，直至完成所有压缩试验试样；

a4）通过试验仪器软件导出压应力与位移的变化情况，绘制应力-应变曲线，根据拟定的软弱围岩相似材料的单轴抗压强度、弹性模量、细骨料与粗骨料占比以及松香酒精溶液的质量，陈列与围岩目标参数近似的方案，将该方案所对应的配比作为初步选定的软弱围岩相似材料的配比；所述目标参数包括抗压强度、弹性模量、摩擦角以及黏聚力。

6.根据权利要求5所述的隧道模型试验软弱围岩相似材料的确定方法，其特征在于：所述步骤a2）中烘干的方式是通风烘干或烘干机烘干；所述烘干的方式采用烘干机时，所述烘干机的烘干温度是80℃，烘干时长是6小时。

7.根据权利要求5或6所述的隧道模型试验软弱围岩相似材料的确定方法，其特征在于：所述步骤3）中对拟定的软弱围岩相似材料进行直接剪切试验的具体实现方式是：

b1）根据拟定的软弱围岩相似材料的组成设计不同法向应力作用下的剪切试验方案；

b2）根据步骤b1）得到的剪切试验方案，准确称取各试验方案所用的材料，混合并搅拌均匀，装入恒重环刀中分层压实，在脱模后烘干，得到剪切试验试样；

b3）在剪切试验试样的酒精完全挥发后，采用直剪仪在不同法向应力下对剪切试验试样进行直接剪切试验，并以0.8mm/min的剪切速率完成直接剪切试验，直至剪切试验试样发生断裂或剪切力开始快速减小时停止剪切，直至完成所有剪切试验试样；

b4）通过仪器软件导出受力与位移变化规律，绘制应力-应变曲线，得出拟定的软弱围岩相似材料的黏聚力、摩擦角与细骨料和粗骨料占比的关系，同时结合松香酒精溶液的质量，选取拟定的软弱围岩相似材料与目标参数近似的方案，结合初步选定的软弱围岩相似材料的配比确定最终的软弱围岩相似材料组成及配比。