[1]宫嘉辰,陈士海.隧道爆破力学模型相似材料配比的正交试验[J].华侨大学学报(自然科学版),2020,41(2):164-170.[doi:10.11830/ISSN.1000-5013.201910035]
　GONG Jiachen,CHEN Shihai.Orthogonal Test of Similar Materials Ratio in Tunnel Blasting Mechanical Model[J].Journal of Huaqiao University(Natural Science),2020,41(2):164-170.[doi:10.11830/ISSN.1000-5013.201910035]
点击复制

隧道爆破力学模型相似材料配比的正交试验()
分享到：

《华侨大学学报（自然科学版）》[ISSN:1000-5013/CN:35-1079/N]

卷:
第41卷
期数:
2020年第2期
页码:
164-170
栏目:
出版日期:
2020-03-20

文章信息/Info

Title:
Orthogonal Test of Similar Materials Ratio in Tunnel Blasting Mechanical Model
文章编号:
1000-5013(2020)02-0164-07
作者:
宫嘉辰1;  陈士海1; 2
1. 华侨大学 土木工程学院, 福建 厦门 361021;2. 华侨大学 福建省隧道与城市地下空间工程技术研究中心, 福建 厦门 361021
Author(s):
GONG Jiachen1;  CHEN Shihai1; 2
1. College of Civil Engineering, Huaqiao University, Xiamen 361021, China; 2. Fujian Research Center for Tunneling and Urban Underground Space Engineering, Huaqiao University, Xiamen 361021, China
关键词:
砂岩;  隧道爆破力学模型;  相似材料;  正交试验法;  极差敏感分析法;  直观分析图;  多元线性回归分析;  最优配合比
Keywords:
sandstone;  tunnel blasting mechanical model;  similar materials;  orthogonal test method;  range sensitivity analysis method;  visual analysis chart;  multiple linear regression analysis;  optimal mix ratio
分类号:
TU458
DOI:
10.11830/ISSN.1000-5013.201910035
文献标志码:
A
摘要:
以砂岩作为模拟对象,研究满足隧道爆破力学模型试验要求的相似材料配比问题.基于正交试验法,选取石英砂、重晶石粉、石膏、水泥和水为相似材料,设置以石英砂/固体、水泥/石膏、重晶石粉/(重晶石粉+石英砂)的质量比为3个因素,每个因素3个水平,共9组配比的正交试验方案.通过室内试验,得到相似材料的密度、单轴抗压强度、弹性模量和声波波速的实测数据.试验结果表明:相似材料的物理力学参数分布范围较广,可满足不同隧道模型试验对相似材料的配比要求.利用极差敏感分析法分析各因素对相似材料参数的敏感性,并通过各因素对相似材料参数影响的直观分析图,分析各因素对相似材料物理力学参数的影响规律.对试验数据进行多元线性回归分析和室内试验,发现最优配合比下的相似材料与原型砂岩的单轴应力-应变曲线具有相似的脆性破坏特征;相似材料物理力学参数的设计值和实测值误差较小.
Abstract:
Sandstone was used as the simulation object to study the ratio of similar materials that met the requirements of the tunnel blasting mechanical model test. Based on the orthogonal test method, quartz sand, barite powder, gypsum, cement, and water were selected as similar materials, and the mass ratio of quartz sand/solid, cement/gypsum, barite powder/(barite powder+quartz sand)were set as 3 factors, 3 levels of each factor, a total of 9 groups of orthogonal test schemes. Through laboratory tests, the data of density, uniaxial compressive strength, elastic modulus, and acoustic wave velocity of similar materials were measured. The test results show that the distribution range of physical and mechanical parameters of similar materials is wide, which can meet the requirements for the ratio of similar materials in different tunnel model tests. The sensitivity of each factor to similar material parameters is analyzed using range sensitivity analysis, and the in-fluence of each factor on the physical and mechanical parameters of similar materials is analyzed through the visual analysis of the influence of each factor on the similar material parameters. Multivariate linear regression analysis and laboratory tests were performed on the test data. It is found that the uniaxial stress-strain curves of similar materials at optimal mix ratios and prototype sandstone has similar brittle failure characteristics. The difference between design and measure values of the physical and mechanical parameters of the material is small.

参考文献/References:

[1] LIN Peng,LIU Hongyuan,ZHOU Weiyuan.Experimental study on failure behaviour of deep tunnels under high in-situ stresses[J].Tunnelling and Underground Space Technology,2015,46:28-45.DOI:10.1016/j.tust.2014.10.009.
[2] 吕祥锋, 潘一山.刚柔耦合吸能支护煤岩巷道冲击破坏相似试验与数值计算对比分析[J].岩土工程学报,2012,34(3):477-482.
[3] 李丹.高地应力条件下交通隧道的模型试验研究及数值模拟[D].武汉:中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所),2008.
[4] 张树川,刘泽功,刘健,等.用于模拟煤体爆破的相似材料实验研究[J].安徽理工大学学报(自然科学版),2018,38(2):1-6.
[5] 马芹永.模型爆破试验相似材料及相似炸药的确定[J].煤矿爆破,1998(2):810.
[6] 常胜涛.地铁隧道爆破开挖对邻近埋地管道影响的模型试验研究[D].大连:大连交通大学,2016.
[7] 刘俊轩.高台阶抛掷爆破模型相似材料的试验研究[D].昆明:昆明理工大学,2015.
[8] 郑志涛.高地应力岩体超深孔柱状装药爆破三维模型试验研究[D].淮南:安徽理工大学,2017.
[9] 张静,左双英,张彦召,等.岩质相似材料配比的正交试验研究[J].水利水电技术,2019,50(3):161-168.DOI:10.13928/j.cnki.wrahe.2019.03.022.
[10] 董金玉,杨继红,杨国香,等.基于正交设计的模型试验相似材料的配比试验研究[J].煤炭学报,2012,37(1):44-49.
[11] 詹志发,贺建先,郑博文,等.边坡模型相似材料配比试验研究[J].地球物理学进展,2019,34(3):1236-1243.DOI:10.6038/pg2019DD0176.
[12] 耿晓阳,张子新.砂岩相似材料制作方法研究[J].地下空间与工程学报,2015,11(1):23-28,142.
[13] 申艳军,荣腾龙,杨更社,等.类砂岩相似材料配合比方案试验研究[J].水利水电科技进展,2016,36(4):75-79.DOI:10.3880/j.issn.1006-7647.2016.04.014.
[14] 孙海涛,朱墨然,曹偈,等.突出煤层相似材料配比模型构建的正交试验研究[J].煤炭科学技术,2019,47(8):116-122.DOI:10.13199/j.cnki.cst.2019.08.014.
[15] 史小萌,刘保国,肖杰.水泥和石膏胶结相似材料配比的确定方法[J].岩土力学,2015,36(5):1357-1362.DOI:10.16285/j.rsm.2015.05.017.
[16] 彭海明,彭振斌,韩金田,等.岩性相似材料研究[J].广东土木与建筑,2002(12):13-14,17.

备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期: 2019-10-24
通信作者: 陈士海(1964-),男,教授,博士,博士生导师,主要从事岩土工程的研究.E-mail:cshblast@163.com.
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(51974136); 华侨大学研究生科研创新基金资助项目(17014086007)
更新日期/Last Update: 2020-03-20