[发明专利]一种低渗透非亲水固流耦合相似材料配比试验方法

说明书

本发明涉及相似模拟技术领域，公开了一种低渗透非亲水固流耦合相似材料配比试验方法，S1、相似材料选定：选定河砂、石蜡、凡士林和液压油作为试验相似材料；S2、相似材料配比：配入不同比例的碳酸钙；S3、相似材料加热：将相似材料分别进行加热；S4、相似材料成型：将相似材料制作成试件；S5、强度和渗透系数测定；S6、碳酸钙最佳配比选定：选定碳酸钙的最佳配比；S7、相似材料最佳配比确定。本发明可以得到河砂、石蜡、凡士林、液压油和碳酸钙的最佳配比；使得相似材料满足耐水、抗崩解、抗软化、低渗透、低强度、低塑性的要求，可以模拟含水地下工程的低强度类岩石，并为不同岩性相似材料的合理选择提供依据。

技术领域

本发明涉及相似模拟技术领域，具体是一种低渗透非亲水固流耦合相似材料配比试验方法。

背景技术

相似模拟实验研究是矿业界的一种重要的研究手段，通过用与然岩石物理力学性质相似的人工材料，按矿山实际原型，遵循相似原理缩小做成的模型，然后在模型中模拟巷道开挖或工作面开采等井下采掘活动，监测模型的变形，位移，破坏和压力等情况，采用这种方法模拟覆岩采动过程，研究其变形破坏规律不仅可以节省大量的观测费用，而且结果更加直观。通过改变实验条件来研究不同因素对水体下煤炭开采的影响机制，需要进行固流耦合相似模拟试验，而固流耦合相似材料的性质及参数是决定模拟试验结果的科学性与准确性的关键，；因此，要求相似材料具有相似性质的物理力学特性的同时，也要具有低渗透、非亲水性。

中国专利公开了一种模拟盾构隧道软弱加固层的相似材料及试验方法(公告号CN109020446A)，该专利技术采用石膏作为胶结材料，能大幅度的减少初凝、终凝和养护时间，室内试验测试数据更加准确与可靠，能为今后的盾构隧道工程的设计、施工与维护提供准确与可靠的试验依据，但是其不能得到相似材料的最佳配比，进而不能为不同岩性相似材料的合理选择提供依据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低渗透非亲水固流耦合相似材料配比试验方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种低渗透非亲水固流耦合相似材料配比试验方法，包括以下步骤：

S1、相似材料选定：根据材料耐水性、崩解性、软化性、密实性、渗透性、强度和塑性的特点，选定河砂、石蜡、凡士林和液压油作为试验相似材料，以保证材料能满足相似理论，且耐水性好、遇(浸)水具有良好的抗崩解和抗软化性，材料致密、低渗透性、低强度、低塑性，保证材料的非亲水性；

S2、相似材料配比：将河砂、石蜡、凡士林和液压油按照符合试验材料力学强度进行配比，并保持河砂、石蜡、凡士林和液压油的配比不变，再配入不同比例的碳酸钙；

S3、相似材料加热：根据不同配比方案，先将河沙和碳酸钙分别放置在容器中充分搅拌均匀，得到粗细骨料；再将粗细骨料、凡士林、石蜡和液压油分别进行加热；

S4、相似材料成型：将S3步骤中加热好的粗细骨料、凡士林、石蜡和液压油倒入容器内快速搅拌至均匀，装入模具中压实捣紧，静置20min，制作成试件，待试件冷却后脱模；在自然条件下养护至完全干燥后，再进行分组编号；

S5、强度和渗透系数测定：采用万能试验机对每个试件进行单轴压缩试验，测定其单轴抗压强度；再利用渗透测试仪对每个试件进行抗渗性能试验，测定其渗透系数，再计算出每组的平均单轴抗压强度和渗透系数，并与其计算公式进行拟合对比；

S6、碳酸钙最佳配比选定：根据S5步骤中得出的单轴抗压强度和渗透系数，分析不同配比的碳酸钙对相似材料特征的影响，根据分析结果，得到单轴抗压强度和渗透系数最佳时的碳酸钙配比；选定该碳酸钙配比为相似试验材料的最佳配比；