用于模擬覆蓋層的地質(zhì)力學(xué)模型相似材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開的用于模擬覆蓋層的地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)相似材料按質(zhì)量份計(jì)是由以下組分經(jīng)分步混合構(gòu)成：重晶石粉100份，半精煉石蠟4-6份，32號液壓機(jī)油5-10份，膨潤土5-20份和石英砂8-12份，且將該材料制成容重為16～22KN/m3、尺寸為10cm×10cm×10cm的試樣測得的變形模量為0.11～1.19MPa，抗壓強(qiáng)度為1.8～18.4KPa。本發(fā)明還公開了該材料的制備方法。本發(fā)明提供的覆蓋層模擬材料的抗壓強(qiáng)度和變形模量均較低，并可通過調(diào)節(jié)其中各物質(zhì)的用量，可使所得材料的容重、抗壓強(qiáng)度和變形模量在較大范圍內(nèi)變化，不僅可作為理想的模擬覆蓋層的地質(zhì)力學(xué)模型相似材料，填補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)的空白，且所用原材料來源廣泛，無毒副作用，制備過程簡單，耗能低，制備效率高，成本低。
【專利說明】用于模擬覆蓋層的地質(zhì)力學(xué)模型相似材料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于用于地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)相似材料及其制備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用 于模擬覆蓋層的地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)相似材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 近代由于生產(chǎn)建設(shè)及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的建筑物需要修建在具有復(fù)雜地 質(zhì)構(gòu)造的地基上，建筑物的抗滑穩(wěn)定、基礎(chǔ)變形對建筑物結(jié)構(gòu)的影響等問題都是地質(zhì)力學(xué) 模型試驗(yàn)所研究的主要內(nèi)容。
[0003] 地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)是根據(jù)一定的相似原理對特定工程地質(zhì)問題進(jìn)行縮尺研究的 一種方法，試驗(yàn)的主要目的是研究各種建筑物在外荷載作用下的的極限承載能力、破壞形 態(tài)、破壞機(jī)理和變形分布特性。地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)的研究內(nèi)容不僅限于已知荷載下的某一 狀態(tài)，更重要的是研究在漸增荷載作用下直至破壞的整個變化過程，它采用真實(shí)的物理實(shí) 體，在滿足材料相似，尤其是在力學(xué)相似條件下，能真實(shí)反映地質(zhì)構(gòu)造與工程建筑之間的關(guān) 系，能模擬工程建筑對地基基礎(chǔ)所產(chǎn)生的影響，能更直觀地表示出試驗(yàn)結(jié)果。
[0004] 在地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)研究過程中，滿足物理力學(xué)性能相似關(guān)系的模型材料是模型 試驗(yàn)的基礎(chǔ)，是|吳型試驗(yàn)是否成功的關(guān)鍵。
[0005] 目前我國正在建設(shè)和即將興建的水電工程，其所在地不僅地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，且影響 整體穩(wěn)定的不同類別的地基材料種類及性能差異較大，因此在地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)研究過程 中，需要制備出滿足相似關(guān)系的模型材料來模擬不同性能的地基材料。
[0006] 在開發(fā)建設(shè)的水電工程地質(zhì)構(gòu)造中，地基材料通常包括不同類型巖體和深厚覆蓋 層。其中巖體材料由于容重較大，且具有較高的強(qiáng)度和變形模量，對此類材料的相似模擬研 究較多，通常包括以下幾種模型材料：
[0007] 1、以環(huán)氧樹脂為膠凝劑的重晶石粉和石灰石的混合料【Oberti G，F(xiàn)umagal 1 i E.Static-geomechanical model of the Ridraco1iarch-grabity dam, 4th ISRM, 1979], 由于此類材料具有較高的強(qiáng)度和和變形模量，因而主要用來模擬較完整、較堅(jiān)硬的巖石；2、 武漢水利電力大學(xué)韓伯鯉研制的MIB材料【韓伯鯉，陳霞齡，寧一樂等。巖體相似材料的研 究[J]。武漢水利電力大學(xué)學(xué)報，1997,30(2) :6-9】，該材料是以松香酒精溶液為膠結(jié)劑，力口 膜鐵粉和加膜石英砂為粗骨料，重晶石粉為細(xì)骨料組成的，據(jù)稱MIB材料具有高容重、高絕 緣性和砌塊易粘結(jié)、易干燥、可切割、原材料易得等優(yōu)點(diǎn)，但根據(jù)該材料的組成來看，其也只 能模擬巖體材料；3、清華大學(xué)研制的NI0S相似材料【馬芳平，李仲奎，羅光福。NI0S模型材 料及其在地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)中的應(yīng)用，水力發(fā)電學(xué)報，2004, 23 (1) :48-51】，該相似材料中 含有主料磁鐵礦粉、河砂、粘結(jié)劑石膏或水泥、拌和用水及添加劑，其不僅容重大，且彈性模 量和抗壓強(qiáng)度等也很大，也只能用于對巖體進(jìn)行相似模擬。
[0008] 很顯然，上述幾類模型材料的強(qiáng)度和變性模量較大，無法滿足覆蓋層的模擬要求。 因?yàn)楣こ探ㄔO(shè)中遇到的覆蓋層地基材料，如：低液限粉土、砂土透鏡體、混合土卵石、混合 土塊石和砂層透鏡體等，其物理力學(xué)性能通常表現(xiàn)為：容重較小，其分布范圍大概在16? 22KN/m3之間，且變形模量僅僅只有巖體材料的1/1000,其數(shù)值大概在15?60MPa之間分 布。如此小的變形模量，采用上述巖體相似材料無法對其進(jìn)行相似模擬，且在現(xiàn)有的相關(guān)文 獻(xiàn)中，也未有對深厚覆蓋層材料進(jìn)行相似模擬的材料報道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀，首先提供一種新的、容重和變形模量較小， 且可在較大范圍內(nèi)變化的、用于模擬覆蓋層的地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)相似材料。
[0010] 本發(fā)明的另一目的是提供一種上述用于模擬覆蓋層的地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)相似材 料的制備方法。
[0011] 本發(fā)明提供的用于模擬覆蓋層的地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)相似材料，該材料按質(zhì)量份計(jì) 是由以下組分構(gòu)成：
[0012] 重晶石粉 100份 半精煉石蠟 4-6份 32號液壓機(jī)油 5-7份 膨潤土 5-20份 石英砂 8-12份，
[0013] 其中重晶石粉的粒徑彡200目，且將該材料制成容重為16KN/m3、尺寸為 10cmX 10cmX 10cm的試樣測得的變形模量為0. 11?0. 29MPa，抗壓強(qiáng)度為1. 8? 4. 6KPa ;將該材料制成容重為18KN/m3、尺寸為lOcmXIOcmXIOcm的試樣測得的變形模 量為0. 23?0. 60MPa，抗壓強(qiáng)度為3. 6?9. 3KPa ;將該材料制成容重為20KN/m3、尺寸為 lOcmX lOcmX 10cm的試樣測得的變形模量為0. 33?0. 90MPa，抗壓強(qiáng)度為5. 3?14. 6KPa ; 將該材料制成容重為22KN/m3、尺寸為lOcmX lOcmX 10cm的試樣測得的變形模量為0. 45? 1. 19MPa，抗壓強(qiáng)度為 7. 0 ?18. 4KPa。
[0014] 以上材料中的半精煉石蠟優(yōu)選54度半精煉石蠟；石英砂優(yōu)選為普通石英砂。
[0015] 以上材料中的半精煉石蠟的添加量優(yōu)選4?5份，更優(yōu)選5份；32號液壓機(jī)油優(yōu) 選5?7. 5份；膨潤土優(yōu)選5?15份；石英砂優(yōu)選8?10份，更優(yōu)選10份。
[0016] 本發(fā)明提供的上述用于模擬覆蓋層的地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)相似材料的制備方法，該 方法的工藝步驟和條件如下：
[0017] 1)先將100份粒徑為200目的重晶石粉和4-6份半精煉石蠟混合均勻，然后烘干 除水，取出冷卻至室溫；
[0018] 2)將5-7份32號液壓機(jī)油加入到烘干的重晶石粉和半精煉石蠟中混合均勻，然后 將混合好的材料粉碎至其粒徑< 1mm ;
[0019] 3)將5-20份膨潤土加入到重晶石粉、石蠟和機(jī)油的混合物中混合均勻后，再將 8-12份石英砂加入到混合物中，混合均勻即可，
[0020] 以上各物料的份數(shù)均為質(zhì)量份。
[0021] 以上方法中所用的半精煉石蠟優(yōu)選為54度半精煉石蠟；石英砂優(yōu)選為普通石英 砂。
[0022] 以上方法中所用的半精煉石蠟的添加量優(yōu)選4?5份，更優(yōu)選5份；32號液壓機(jī) 油優(yōu)選5?7. 5份；膨潤土優(yōu)選5?15份；石英砂優(yōu)選8?10份，更優(yōu)選10份。
[0023] 使用時，先按照所需要的容重和單塊體積（單塊體積根據(jù)模型試驗(yàn)具體要求而 定）尺寸確定出單塊質(zhì)量，然后將以上方法制備的相似材料稱重，放入模具中夯壓成型，成 型后在室內(nèi)自然干燥21天后進(jìn)行力學(xué)性能測試，符合要求即可為地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)所用。
[0024] 本發(fā)明提供的該地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)相似材料具有如下特點(diǎn)：
[0025] 1、由于本發(fā)明提供的模擬覆蓋層的地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)相似材料中所用的膨潤土 較為松散，且具有較好的可塑性和黏結(jié)性，因而既能使所得材料的容重大為降低，也能使所 得材料的抗壓強(qiáng)度和變形模量較低，并可通過調(diào)節(jié)其與液壓機(jī)油、半精煉石蠟的用量，使所 得材料的容重、抗壓強(qiáng)度和變形模量均可在較大范圍內(nèi)變化，以為本領(lǐng)域提供相關(guān)研究選 用的模擬覆蓋層的地質(zhì)力學(xué)模型相似材料，填補(bǔ)了現(xiàn)有技術(shù)的空白。
[0026] 2、由于本發(fā)明提供的模擬覆蓋層的地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)相似材料中所用的石英砂 為散體材料，且為普通石英砂，因而不僅可使相似材料顯得較為松散，便于更好的模擬覆蓋 層材料特性，且還可降低成本。
[0027] 3、由于本發(fā)明所采用的各組成物理力學(xué)性能穩(wěn)定，不易受外界環(huán)境影響，加之各 組成之間也不發(fā)生相互反應(yīng)，因而使所得材料不至于因組成的原因?qū)е虏牧显谠囼?yàn)過程發(fā) 生變化而影響試驗(yàn)結(jié)果，是一種較理想的覆蓋層模型材料。
[0028] 4、由于本發(fā)明所用原材料的來源廣泛，且均無毒副作用，因而所得材料在制備和 使用中都不會對人體造成傷害。
[0029] 5、由于本發(fā)明方法的制備過程簡單，且只對原料進(jìn)行常規(guī)的烘干，其它制備過程 都是在室溫下進(jìn)行常規(guī)混合即可，因而耗能低，制備效率高，成本低。

【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行具體描述。有必要在此指出的是以下實(shí)施例只用 于對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，且該領(lǐng)域的技術(shù)熟練 人員根據(jù)上述
【發(fā)明內(nèi)容】
對本發(fā)明作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整，仍然屬于本發(fā)明的保護(hù)范 圍。
[0031] 另外，值得說明的是，1)以下實(shí)施例各物料的份數(shù)均為質(zhì)量份；2)以下實(shí)施 例1?6所得材料的抗壓強(qiáng)度和變形模量值是將該材料制成容重為16KN/m 3、尺寸為 lOcmX lOcmX 10cm的試樣測得的；實(shí)施例7?12所得材料的抗壓強(qiáng)度和變形模量值是將 該材料制成容重為18KN/m3、尺寸為lOcmX lOcmX 10cm的試樣測得的；實(shí)施例13?18所得 材料的抗壓強(qiáng)度和變形模量值是將該材料制成容重為20KN/m3、尺寸為lOcmXIOcmXIOcm 的試樣測得的；實(shí)施例19?24所得材料的抗壓強(qiáng)度和變形模量值是將該材料制成容重為 22KN/m3、尺寸為lOcmX lOcmX 10cm的試樣測得的。
[0032] 實(shí)施例1
[0033] 先將100份粒徑為200目的重晶石粉和4份54度半精煉石蠟混合均勻，然后于 90°C下烘3小時除水，取出冷卻至室溫；將5份32號液壓機(jī)油加入到烘干的重晶石粉和半 精煉石蠟中混合均勻，然后將混合好的材料粉碎至其粒徑< 1_ ;將5份膨潤土加入到重晶 石粉、石蠟和機(jī)油的混合物中混合均勻后，再將10份普通石英砂加入到混合物中，混合均 勻即可。
[0034] 該材料的變形模量為0. 29MPa，抗壓強(qiáng)度為4. 6KPa。
[0035] 實(shí)施例2
[0036] 先將100份粒徑為200目的重晶石粉和5份54度半精煉石蠟混合均勻，然后于 90°C下烘3小時除水，取出冷卻至室溫；將5份32號液壓機(jī)油加入到烘干的重晶石粉和半 精煉石蠟中混合均勻，然后將混合好的材料粉碎至其粒徑< 1_ ;將15份膨潤土加入到重 晶石粉、石蠟和機(jī)油的混合物中混合均勻后，再將12份普通石英砂加入到混合物中，混合 均勻即可。
[0037] 該材料的變形模量為0· 18MPa，抗壓強(qiáng)度為2. 9KPa。
[0038] 實(shí)施例3
[0039] 先將100份粒徑為200目的重晶石粉和4份54度半精煉石蠟混合均勻，然后于 90°C下烘3小時除水，取出冷卻至室溫；將7. 5份32號液壓機(jī)油加入到烘干的重晶石粉和 半精煉石蠟中混合均勻，然后將混合好的材料粉碎至其粒徑< 1_ ;將5份膨潤土加入到重 晶石粉、石蠟和機(jī)油的混合物中混合均勻后，再將10份普通石英砂加入到混合物中，混合 均勻即可。
[0040] 該材料的變形模量為〇· 25MPa，抗壓強(qiáng)度為4. OKPa。
[0041] 實(shí)施例4
[0042] 先將100份粒徑為180目的重晶石粉和5份54度半精煉石蠟混合均勻，然后于 90°C下烘3小時除水，取出冷卻至室溫；將7. 5份32號液壓機(jī)油加入到烘干的重晶石粉和 半精煉石蠟中混合均勻，然后將混合好的材料粉碎至其粒徑< 1_;將10份膨潤土加入到 重晶石粉、石蠟和機(jī)油的混合物中混合均勻后，再將8份普通石英砂加入到混合物中，混合 均勻即可。
[0043] 該材料的變形模量為0· 20MPa，抗壓強(qiáng)度為3. 2KPa。
[0044] 實(shí)施例5
[0045] 先將100份粒徑為200目的重晶石粉和5份54度半精煉石蠟混合均勻，然后于 90°C下烘3小時除水，取出冷卻至室溫；將10份32號液壓機(jī)油加入到烘干的重晶石粉和半 精煉石蠟中混合均勻，然后將混合好的材料粉碎至其粒徑< 1_ ;將10份膨潤土加入到重 晶石粉、石蠟和機(jī)油的混合物中混合均勻后，再將8份普通石英砂加入到混合物中，混合均 勻即可。
[0046] 該材料的變形模量為0· 17MPa，抗壓強(qiáng)度為2. 7KPa。
[0047] 實(shí)施例6
[0048] 先將100份粒徑為200目的重晶石粉和6份54度半精煉石蠟混合均勻，然后于 90°C下烘3小時除水，取出冷卻至室溫；將10份32號液壓機(jī)油加入到烘干的重晶石粉和半 精煉石蠟中混合均勻，然后將混合好的材料粉碎至其粒徑< 1_ ;將20份膨潤土加入到重 晶石粉、石蠟和機(jī)油的混合物中混合均勻后，再將10份普通石英砂加入到混合物中，混合 均勻即可。
[0049] 該材料的變形模量為0· llMPa，抗壓強(qiáng)度為1. 8KPa。
[0050] 實(shí)施例7
[0051] 先將100份粒徑為200目的重晶石粉和4份54度半精煉石蠟混合均勻，然后于 90°C下烘3小時除水，取出冷卻至室溫；將5份32號液壓機(jī)油加入到烘干的重晶石粉和半 精煉石蠟中混合均勻，然后將混合好的材料粉碎至其粒徑< 1_ ;將5份膨潤土加入到重晶 石粉、石蠟和機(jī)油的混合物中混合均勻后，再將10份普通石英砂加入到混合物中，混合均 勻即可。
[0052] 該材料的變形模量為0· 60MPa，抗壓強(qiáng)度為9. 3KPa。
[0053] 實(shí)施例8
[0054] 先將100份粒徑為200目的重晶石粉和5份54度半精煉石蠟混合均勻，然后于 90°C下烘3小時除水，取出冷卻至室溫；將5份32號液壓機(jī)油加入到烘干的重晶石粉和半 精煉石蠟中混合均勻，然后將混合好的材料粉碎至其粒徑< 1_ ;將10份膨潤土加入到重 晶石粉、石蠟和機(jī)油的混合物中混合均勻后，再將8份普通石英砂加入到混合物中，混合均 勻即可。
[0055] 該材料的變形模量為0· 49MPa，抗壓強(qiáng)度為7. 6KPa。
[0056] 實(shí)施例9
[0057] 先將100份粒徑為160目的重晶石粉和4份54度半精煉石蠟混合均勻，然后于 90°C下烘3小時除水，取出冷卻至室溫；將7. 5份32號液壓機(jī)油加入到烘干的重晶石粉和 半精煉石蠟中混合均勻，然后將混合好的材料粉碎至其粒徑< 1_ ;將5份膨潤土加入到重 晶石粉、石蠟和機(jī)油的混合物中混合均勻后，再將10份普通石英砂加入到混合物中，混合 均勻即可。
[0058] 該材料的變形模量為0· 50MPa，抗壓強(qiáng)度為7. 8KPa。
[0059] 實(shí)施例10
[0060] 先將100份粒徑為200目的重晶石粉和5份54度半精煉石蠟混合均勻，然后于 90°C下烘3小時除水，取出冷卻至室溫；將7. 5份32號液壓機(jī)油加入到烘干的重晶石粉和 半精煉石蠟中混合均勻，然后將混合好的材料粉碎至其粒徑< 1_;將15份膨潤土加入到 重晶石粉、石蠟和機(jī)油的混合物中混合均勻后，再將12份普通石英砂加入到混合物中，混 合均勻即可。
[0061] 該材料的變形模量為〇· 26MPa，抗壓強(qiáng)度為4. OKPa。
[0062] 實(shí)施例11
[0063] 先將100份粒徑為200目的重晶石粉和5份54度半精煉石蠟混合均勻，然后于 90°C下烘3小時除水，取出冷卻至室溫；將10份32號液壓機(jī)油加入到烘干的重晶石粉和半 精煉石蠟中混合均勻，然后將混合好的材料粉碎至其粒徑< 1_;將10份膨潤土加入到重 晶石粉、石蠟和機(jī)油的混合物中混合均勻后，再將8份普通石英砂加入到混合物中，混合均 勻即可。
[0064] 該材料的變形模量為0· 35MPa，抗壓強(qiáng)度為5. 4KPa。
[0065] 實(shí)施例12
[0066] 先將100份粒徑為200目的重晶石粉和6份54度半精煉石蠟混合均勻，然后于 90°C下烘3小時除水，取出冷卻至室溫；將10份32號液壓機(jī)油加入到烘干的重晶石粉和半 精煉石蠟中混合均勻，然后將混合好的材料粉碎至其粒徑< 1_ ;將20份膨潤土加入到重 晶石粉、石蠟和機(jī)油的混合物中混合均勻后，再將10份普通石英砂加入到混合物中，混合 均勻即可。
[0067] 該材料的變形模量為0. 23MPa，抗壓強(qiáng)度為3. 6KPa。
[0068] 實(shí)施例13
[0069] 先將100份粒徑為200目的重晶石粉和4份54度半精煉石蠟混合均勻，然后于 90°C下烘3小時除水，取出冷卻至室溫；將5份32號液壓機(jī)油加入到烘干的重晶石粉和半 精煉石蠟中混合均勻，然后將混合好的材料粉碎至其粒徑< 1_ ;將5份膨潤土加入到重晶 石粉、石蠟和機(jī)油的混合物中混合均勻后，再將10份普通石英砂加入到混合物中，混合均 勻即可。
[0070] 該材料的變形模量為0· 90MPa，抗壓強(qiáng)度為14. 6KPa。
[0071] 實(shí)施例14
[0072] 先將100份粒徑為200目的重晶石粉和5份54度半精煉石蠟混合均勻，然后于 90°C下烘3小時除水，取出冷卻至室溫；將5份32號液壓機(jī)油加入到烘干的重晶石粉和半 精煉石蠟中混合均勻，然后將混合好的材料粉碎至其粒徑< 1_ ;將10份膨潤土加入到重 晶石粉、石蠟和機(jī)油的混合物中混合均勻后，再將8份普通石英砂加入到混合物中，混合均 勻即可。
[0073] 該材料的變形模量為0· 74MPa，抗壓強(qiáng)度為12. OKPa。
[0074] 實(shí)施例15
[0075] 先將100份粒徑為180目的重晶石粉和4份54度半精煉石蠟混合均勻，然后于 90°C下烘3小時除水，取出冷卻至室溫；將7. 5份32號液壓機(jī)油加入到烘干的重晶石粉和 半精煉石蠟中混合均勻，然后將混合好的材料粉碎至其粒徑< 1_ ;將5份膨潤土加入到重 晶石粉、石蠟和機(jī)油的混合物中混合均勻后，再將10份普通石英砂加入到混合物中，混合 均勻即可。
[0076] 該材料的變形模量為0· 77MPa，抗壓強(qiáng)度為12. 5KPa。
[0077] 實(shí)施例16
[0078] 先將100份粒徑為200目的重晶石粉和5份54度半精煉石蠟混合均勻，然后于 90°C下烘3小時除水，取出冷卻至室溫；將7. 5份32號液壓機(jī)油加入到烘干的重晶石粉和 半精煉石蠟中混合均勻，然后將混合好的材料粉碎至其粒徑< 1_ ;將10份膨潤土加入到 重晶石粉、石蠟和機(jī)油的混合物中混合均勻后，再將8份普通石英砂加入到混合物中，混合 均勻即可。
[0079] 該材料的變形模量為0· 59MPa，抗壓強(qiáng)度為9. 5KPa。
[0080] 實(shí)施例17
[0081] 先將100份粒徑為200目的重晶石粉和5份54度半精煉石蠟混合均勻，然后于 90°C下烘3小時除水，取出冷卻至室溫；將10份32號液壓機(jī)油加入到烘干的重晶石粉和半 精煉石蠟中混合均勻，然后將混合好的材料粉碎至其粒徑< 1_;將15份膨潤土加入到重 晶石粉、石蠟和機(jī)油的混合物中混合均勻后，再將12份普通石英砂加入到混合物中，混合 均勻即可。
[0082] 該材料的變形模量為0· 38MPa，抗壓強(qiáng)度為6. lKPa。
[0083] 實(shí)施例18
[0084] 先將100份粒徑為200目的重晶石粉和6份54度半精煉石蠟混合均勻，然后于 90°C下烘3小時除水，取出冷卻至室溫；將10份32號液壓機(jī)油加入到烘干的重晶石粉和半 精煉石蠟中混合均勻，然后將混合好的材料粉碎至其粒徑< 1mm ;將20份膨潤土加入到重 晶石粉、石蠟和機(jī)油的混合物中混合均勻后，再將10份普通石英砂加入到混合物中，混合 均勻即可。
[0085] 該材料的變形模量為0. 33MPa，抗壓強(qiáng)度為5. 3KPa。
[0086] 實(shí)施例19
[0087] 先將100份粒徑為200目的重晶石粉和4份54度半精煉石蠟混合均勻，然后于 90°C下烘3小時除水，取出冷卻至室溫；將5份32號液壓機(jī)油加入到烘干的重晶石粉和半 精煉石蠟中混合均勻，然后將混合好的材料粉碎至其粒徑< 1_ ;將5份膨潤土加入到重晶 石粉、石蠟和機(jī)油的混合物中混合均勻后，再將10份普通石英砂加入到混合物中，混合均 勻即可。
[0088] 該材料的變形模量為1. 19MPa，抗壓強(qiáng)度為18. 4KPa。
[0089] 實(shí)施例20
[0090] 先將100份粒徑為190目的重晶石粉和5份54度半精煉石蠟混合均勻，然后于 90°C下烘3小時除水，取出冷卻至室溫；將5份32號液壓機(jī)油加入到烘干的重晶石粉和半 精煉石蠟中混合均勻，然后將混合好的材料粉碎至其粒徑< 1_ ;將10份膨潤土加入到重 晶石粉、石蠟和機(jī)油的混合物中混合均勻后，再將8份普通石英砂加入到混合物中，混合均 勻即可。
[0091] 該材料的變形模量為〇· 97MPa，抗壓強(qiáng)度為15. OKPa。
[0092] 實(shí)施例21
[0093] 先將100份粒徑為200目的重晶石粉和4份54度半精煉石蠟混合均勻，然后于 90°C下烘3小時除水，取出冷卻至室溫；將7. 5份32號液壓機(jī)油加入到烘干的重晶石粉和 半精煉石蠟中混合均勻，然后將混合好的材料粉碎至其粒徑< 1_ ;將5份膨潤土加入到重 晶石粉、石蠟和機(jī)油的混合物中混合均勻后，再將10份普通石英砂加入到混合物中，混合 均勻即可。
[0094] 該材料的變形模量為1. OIMPa，抗壓強(qiáng)度為15. 6KPa。
[0095] 實(shí)施例22
[0096] 先將100份粒徑為200目的重晶石粉和5份54度半精煉石蠟混合均勻，然后于 90°C下烘3小時除水，取出冷卻至室溫；將7. 5份32號液壓機(jī)油加入到烘干的重晶石粉和 半精煉石蠟中混合均勻，然后將混合好的材料粉碎至其粒徑< 1_;將15份膨潤土加入到 重晶石粉、石蠟和機(jī)油的混合物中混合均勻后，再將12份普通石英砂加入到混合物中，混 合均勻即可。
[0097] 該材料的變形模量為0· 57MPa，抗壓強(qiáng)度為8. 8KPa。
[0098] 實(shí)施例23
[0099] 先將100份粒徑為200目的重晶石粉和6份54度半精煉石蠟混合均勻，然后于 90°C下烘3小時除水，取出冷卻至室溫；將7. 5份32號液壓機(jī)油加入到烘干的重晶石粉和 半精煉石蠟中混合均勻，然后將混合好的材料粉碎至其粒徑< 1_ ;將20份膨潤土加入到 重晶石粉、石蠟和機(jī)油的混合物中混合均勻后，再將10份普通石英砂加入到混合物中，混 合均勻即可。
[0100] 該材料的變形模量為〇. 45MPa，抗壓強(qiáng)度為7. OKPa。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于模擬覆蓋層的地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)相似材料，該材料按質(zhì)量份計(jì)是由以下組 分構(gòu)成： 重晶石粉 100份 半精煉石蠟 4-6份 32號液壓機(jī)油 5-10份 膨潤土 5-20份 石英砂 8-12份， 其中重晶石粉的粒徑彡200目，且將該材料制成容重為16KN/m3、尺寸為 10cmX 10cmX 10cm的試樣測得的變形模量為0. 11?0. 29MPa，抗壓強(qiáng)度為1. 8? 4. 6MPa ;將該材料制成容重為18KN/m3、尺寸為lOcmXIOcmXIOcm的試樣測得的變形模 量為0. 23?0. 60MPa，抗壓強(qiáng)度為3. 6?9. 3MPa ;將該材料制成容重為20KN/m3、尺寸為 lOcmX lOcmX 10cm的試樣測得的變形模量為0. 33?0. 90MPa，抗壓強(qiáng)度為5. 3?14. 6MPa ; 將該材料制成容重為22KN/m3、尺寸為lOcmX lOcmX 10cm的試樣測得的變形模量為0. 45? 1. 19MPa，抗壓強(qiáng)度為 7. 0 ?18. 4MPa。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于模擬覆蓋層的地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)相似材料，該材料中的 半精煉石蠟為54度半精煉石蠟；石英砂為普通石英砂。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于模擬覆蓋層的地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)相似材料，該材料 中的半精煉石蠟為4?5份；32號液壓機(jī)油為5?7. 5份；膨潤土為5?15份；石英砂為 8?10份。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于模擬覆蓋層的地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)相似材料，該材料 中的半精煉石蠟為5份；石英砂為10份。
5. -種權(quán)利要求1所述的用于模擬覆蓋層的地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)相似材料的制備方法， 該方法的工藝步驟和條件如下： 1) 先將100份粒徑為200目的重晶石粉和4-6份半精煉石蠟混合均勻，然后烘干除水， 取出冷卻至室溫； 2) 將5-10份32號液壓機(jī)油加入到烘干的重晶石粉和半精煉石蠟中混合均勻，然后將 混合好的材料粉碎至其粒徑< 1mm ; 3) 將5-20份膨潤土加入到重晶石粉、石蠟和機(jī)油的混合物中混合均勻后，再將8-12份 石英砂加入到混合物中，混合均勻即可， 以上各物料的份數(shù)均為質(zhì)量份。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于模擬覆蓋層的地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)相似材料的制備方法， 該方法中所用的半精煉石蠟該材料中的半精煉石蠟為54度半精煉石蠟；石英砂為普通石 英砂。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的用于模擬覆蓋層的地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)相似材料的制備 方法，該方法中所用的半精煉石錯為4?5份；32號液壓機(jī)油為5?7. 5份；膨潤土為5? 15份；石英砂為8?10份。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的用于模擬覆蓋層的地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)相似材料的制備方 法，該方法中所用的半精煉石蠟為5份；石英砂為10份。
【文檔編號】G01N1/28GK104119061SQ201410299833
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月27日
【發(fā)明者】張 林, 董建華, 陳媛, 陳建葉, 胡成秋, 楊寶全, 段斌, 楊田, 夏嬋婷, 熊瑜, 聶宏博 申請人:四川大學(xué)