發(fā)布時間：2019-11-12 18:17

【摘要】：論文以國家科技支撐計劃項目“盾構(gòu)施工煤礦長距離斜井關(guān)鍵技術(shù)研究與示范”——課題六“煤層開采對斜井管片結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性影響規(guī)律研究”為背景,就課題研究中采用相似材料模型試驗,選擇什么樣原料以及如何確定原材料之間的比例關(guān)系進行了試驗研究。 本論文選擇水泥石膏作為模型試驗研究所用的相似材料,用石英砂做骨料,同時加入重晶石來調(diào)節(jié)材料密度。通過分析比較常用試驗設(shè)計方法的優(yōu)缺點,選擇正交試驗設(shè)計法進行相似材料配比試驗研究,利用編制的MATLAB程序進行數(shù)據(jù)分析,取得的成果如下： 1、通過試驗研究可知,水泥石膏是一種較好的模擬巖石的相似材料,并對水泥石膏相似材料的物理力學指標規(guī)律有了更進一步的認識。 2、經(jīng)過分析和研究,設(shè)計制作了用于材料標準試件制作的模具,并且在本次試驗中得到了很好的使用。在使用中,操作方便、結(jié)實耐用、在很大程度上降低了由于操作者技術(shù)差異引起的誤差,降低了同一批次試件物理力學性質(zhì)的差異,提高了材料試驗的精度和速度。用該套模具制作的材料試件尺寸完全能夠達到材料試驗規(guī)范的要求。 3、應用正交試驗設(shè)計方法,以砂膠比、水泥石膏比和重晶石占骨料百分比為3個因素,每個因素設(shè)置5個水平,設(shè)計了25組材料配比方案,進行了外形體積測量、稱重、含水率測試、單軸壓縮試驗和劈裂試驗。經(jīng)過試驗得到了一系列不同配比下的水泥石膏相似材料的基本物理力學指標。不同配比的相似材料物理力學指標分布的范圍較大,能夠滿足不同性質(zhì)巖體模型試驗對巖體相似材料的要求。對于后期的模型試驗可以從中選擇合適配比的相似材料,而無需再進行配比試驗。也可以為其它模型試驗相似材料原料選擇和配比設(shè)計提供依據(jù)。 4、基于MATLAB計算軟件編制了用于正交試驗設(shè)計數(shù)據(jù)分析的程序。利用編制的正交試驗設(shè)計軟件,對相似材料密度、抗壓強度、抗拉強度進行極差和方差分析,得到主要和次要影響因素。影響密度的主要因素為砂膠比和重晶石的含量,其規(guī)律為：隨著砂膠比的減小、重晶石含量的增加,材料密度增大。在對材料強度影響的因素中,砂膠比是影響材料抗壓、抗拉強度最顯著的因素,其次是水泥石膏比,重晶石在骨料中含量的變化對材料強度的影響非常小,可以忽略。各因素對材料強度影響規(guī)律為：隨著砂膠比的增加材料抗壓、抗拉強度減��；隨著膠結(jié)材料中水泥的增加材料抗壓、抗拉強度也增加;重晶石與石英砂的比例對材料強度的影響幾乎為零。在選擇相似材料時,所選取重晶石的粒徑應與石英砂粒徑相同。這樣在確定材料強度選取砂膠比之后,我們可以隨意調(diào)整重晶石與石英砂的比例關(guān)系,從而來調(diào)整材料密度以模擬不同密度巖層。 5、基于MATLAB計算軟件編制了用于回歸分析的軟件�；貧w分析中,設(shè)砂膠比為X1、水泥占膠結(jié)材料百分比為X2、重晶石占骨料百分比為X3、密度指標為Y1、抗壓強度指標為Y2、抗拉強度指標為Y3。利用編制的回歸分析軟件,分別對X1、X2、X3與Y1、Y2、Y3進行了回歸分析,得到由水泥石膏相似材料密度、抗壓強度和抗拉強度指標推算材料配比的經(jīng)驗公式： 1)X1=9.621-0.637Y2-12.362Y3； 2)X2=0.123+0.915Y2-8.165Y3； 3)X3=-5.561+3.706Y1-0.915Y2+5.658Y3； 在以后的水泥石膏相似材料配比試驗中可以用上述經(jīng)驗方程根據(jù)欲得到的材料物理力學指標進行配比設(shè)計。 本論文的研究成果,為今后水泥石膏相似材料的研究提供了一定的參考依據(jù)。
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TU502

【參考文獻】

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1 董如何,肖必華,方永水;正交試驗設(shè)計的理論分析方法及應用[J];安徽建筑工業(yè)學院學報(自然科學版);2004年06期

2 李長冬;唐輝明;胡新麗;胡斌;熊承仁;;巖石相似材料變形與強度特性及數(shù)值模擬研究[J];地質(zhì)科技情報;2008年06期

3 胡安兵,阮文軍,劉雪松;水泥-丙烯酸鹽復合漿液的實驗性研究[J];地質(zhì)與勘探;2002年03期

4 諸磊;機場道面混凝土正交試驗設(shè)計及結(jié)果方差分析[J];粉煤灰;2005年02期

5 牛福生,倪文,陳淑祥;高摻量粉煤灰膠凝材料正交試驗設(shè)計[J];粉煤灰綜合利用;2004年02期

6 彭海明,彭振斌,韓金田,安偉剛,劉鐵雄;巖性相似材料研究[J];廣東土木與建筑;2002年12期

7 康希并 ,張建義;相似材料模擬中的材料配比[J];淮南礦業(yè)學院學報;1988年02期

8 王乃坤,江樹華,曲志程;正交試驗設(shè)計方法在試驗設(shè)計中的應用[J];黑龍江交通科技;2003年08期

9 王玲玲,劉軍,王東山,熊少波;高性能粉煤灰混凝土研究[J];混凝土;2003年10期

10 王金業(yè),袁興龍,楊柳峰,楊統(tǒng)連;鋼纖維混凝土配合比的正交試驗設(shè)計[J];河南建材;2004年03期

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1 李勇;新型巖土相似材料的研制及在分岔隧道模型試驗中的應用[D];山東大學;2006年

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本文編號：2559892