專利名稱：：一種模擬iv類圍巖的試驗(yàn)用模型土及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種試驗(yàn)用模型土，特別涉及一種碎IV類圍巖的試驗(yàn)用模型土及其制備方法。
背景技術(shù)：
：由于巖體本身的復(fù)雜性，使得模型試驗(yàn)在巖體力學(xué)的研究中應(yīng)用得比較普遍，尤其是針對(duì)比較軟弱破碎的IV類圍巖。其目的是想通過(guò)人為的辦法控制巖體的性質(zhì)，使之在需要的方面實(shí)現(xiàn)模型巖體與原型巖體間恰當(dāng)?shù)谋壤?。鑒于軟弱破碎巖體在試驗(yàn)?zāi)M上的復(fù)雜性，目前，各國(guó)學(xué)者正從各種不同的角度來(lái)設(shè)法突破這一障礙。人工巖體模型材料一般是指將粉粒狀固體和含水液體按照一定的比例混合，得到一定強(qiáng)度和重度要求的相似人工混合物。一般而言，理想的人工巖體模型材料應(yīng)具備以下條件(1)均勻、各向同性；(2)力學(xué)性能穩(wěn)定，不易受環(huán)境條件(溫度、濕度等)的影響；(3)改變?cè)吓浔龋Ｐ筒牧系牧W(xué)性能變化不大，這可保證材料力學(xué)性能的穩(wěn)定性，利于進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)；(4)便于模型加工、制作；(5)易于實(shí)施測(cè)量(包括粘貼應(yīng)變片等)；(6)取材方便，價(jià)格較低；(7)對(duì)人體無(wú)任何毒害作用。關(guān)于人工巖體模型材料的研制，國(guó)內(nèi)外的一些科研機(jī)構(gòu)很早就開展了這方面的工作，并總結(jié)了一些重要的經(jīng)驗(yàn)。大量實(shí)驗(yàn)表明，用單一的天然材料作為相似材料的應(yīng)用面有限，通常是用若干天然材料(鐵精粉，重晶石粉，石膏粉，石灰粉，石英砂，河砂，粘土，木屑等等)和人工材料(水泥，氧化鋅，石蠟，松香，酒精，白乳膠，樹脂等)按照一定的比例配制而成。因此，人工巖體相似材料一般是多種材料的混合物，混合物的成分和配比要經(jīng)過(guò)大量的配比試驗(yàn)才能滿足。國(guó)外許多單位對(duì)模型材料的研究都十分重視，如意大利等國(guó)家的試驗(yàn)研究單位采用的模型材料多為鉛氧化物與石膏的混合材料，有時(shí)摻入砂子或小圓石以調(diào)節(jié)材料強(qiáng)度；此類模型材料與巖石的相似性較好，也可達(dá)到較大的容重，改變配比可使材料性能在較大范圍內(nèi)變化，是一種應(yīng)用較廣的地質(zhì)力學(xué)模型材料；但此類材料價(jià)格昂貴，而且其中的鉛氧化物有毒性，對(duì)工作人員的健康不利，還易造成環(huán)境污染等缺點(diǎn)。另一類模型材料為環(huán)氧樹脂、重晶石粉、甘油等混合材料，其強(qiáng)度及彈模均高于第一類模型材料，而且需要高溫固化，固化過(guò)程所散發(fā)出的有毒氣體，亦會(huì)危害人體健康(谷兆祺，1994)。近些年來(lái)，我國(guó)的一些科研單位近些年來(lái)也開展了對(duì)模型巖體材料的研制工作，并取得了相應(yīng)的進(jìn)展。目前，國(guó)內(nèi)正在使用的模型材料主要有以下幾種(1)采用重晶石粉為主料，以石膏、機(jī)油、石蠟或凡士林作為膠結(jié)劑，其它材料如石英砂、鐵粉、膨潤(rùn)土粉等作為調(diào)節(jié)容重和彈模的輔助材料(周維垣，1990;李天斌1994，1996);(2)采用砂、石膏作為主要材料，其余材料為添加劑(趙震英，1995;黃倫海2004;蔣樹屏，2002;杜青，2005);(3)由加膜鐵粉和重晶石粉為骨料，以松香為膠結(jié)劑(韓伯鯉，1983);(4)采用石英砂、云母粉為骨料，以碳酸鈣為膠結(jié)材料來(lái)模擬原狀巖體(張金才，1995);(5)NI0S模型材料(李仲奎，2003;馬芳平，2004;王愛(ài)民，2004)，主要含有主料磁鐵礦精礦粉、河砂、粘結(jié)劑石膏或水泥、拌和用水及添加劑。(6)IBSCM模型材料(李勇，2006;王漢鵬，2006)，采用鐵精粉、重晶石粉、石英砂作為骨料，松香、酒精溶液作為膠結(jié)劑，石膏作為調(diào)節(jié)劑混合而成。該材料能模擬的容重范圍為2.13.lg/cm3，彈性模量在7494MPa，單軸抗壓強(qiáng)度0.30.8MPa。但是，以上所述方法有一定的局限性，尤其是較適合于強(qiáng)度相對(duì)而言比較高的巖層，而不適于象IV類圍巖這樣的低強(qiáng)度的軟弱破碎巖體；其次，上述材料該材料要么含有有毒物質(zhì)，在模型制備時(shí)容易產(chǎn)生中毒，要么模型干燥耗時(shí)較大，且不能重復(fù)利用。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的之一是提供一種按照相似理論要求的可用來(lái)模擬軟弱破碎IV類圍巖的試驗(yàn)用模型土。本發(fā)明的目的之二是提供一種上述IV類圍巖的試驗(yàn)用模型土的制備方法。原型地層參照的是《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)程》中規(guī)定的IV類圍巖，其對(duì)應(yīng)的巖體力學(xué)參數(shù)如表l所示。表1原型圍巖物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>根據(jù)相似理論的推導(dǎo)，要求原型土體材料與模型土體材料的強(qiáng)度相似比C。、密度相似比Cp以及幾何相似比&必須滿足關(guān)系式C。二Cp&。如果能保證原型巖體材料與模型巖體材料的密度接近、內(nèi)摩擦角相等，則強(qiáng)度相似比就等于幾何相似比。本發(fā)明中所參照的強(qiáng)度相似比是i:50，適用于模擬表i所述范圍內(nèi)的iv類圍巖。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下本發(fā)明采用如下技術(shù)方案即一種模擬IV類圍巖的試驗(yàn)用模型土，其原料成分組成包括重晶石粉、石膏粉、砂、水和洗衣液，其原料成分按重量份數(shù)計(jì)分別為重晶石粉119120份石膏粉1921份砂3542份7JC1316傷、洗衣液36份其中，所述砂為普通建筑用黃砂；所述水為潔凈的自來(lái)水；所述洗衣液為普通洗衣液；所述石膏粉為普通建筑用石膏粉。所述重晶石粉的目數(shù)為325目。所述模型巖體材料中的重晶石粉、石膏粉、砂、水和洗衣液的重量份數(shù)比優(yōu)選為重晶石粉石膏粉砂水洗衣液=120:20:40:15:3?！N模擬IV類圍巖的試驗(yàn)用模型土，其制備方法包括如下步驟(1)、先把干燥的重晶石粉、石膏粉、砂混合拌勻，得混合料A;(2)、再將稱量好的水加入步驟(1)所得的混合料A中，經(jīng)充分?jǐn)嚢韬螅偌尤胂匆乱?，充分?jǐn)嚢杈鶆颍没旌狭螧;(3)、將步驟(2)所得的混合料B填壓至密度為2023kN/m3后再靜置2h后，即可得本發(fā)明的模擬IV類圍巖的試驗(yàn)用模型土。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明利用重晶石粉、石膏粉、砂、水和洗衣液為原材料，采用粉料拌和均勻后，并與水以及洗衣液進(jìn)行充分?jǐn)嚢璧姆椒ㄖ苽涞娜斯つＰ屯?，且操作?jiǎn)單易行。本發(fā)明采用的潔凈自來(lái)水為水相，洗衣液為油相，具有安全無(wú)毒的優(yōu)點(diǎn)，且拌和時(shí)可選擇性強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單，無(wú)復(fù)雜的后處理過(guò)程。本發(fā)明可通過(guò)調(diào)節(jié)材料種類、材料比重、拌和比例、砂投料量、油水比例等參數(shù)來(lái)控制其密度和強(qiáng)度，以滿足更多的需要，從而解決了利用相似模擬試驗(yàn)手段來(lái)研究軟弱破碎巖體特性的一系列問(wèn)題。更為重要的是，本發(fā)明模型巖體材料必要時(shí)重新加入適當(dāng)洗衣液進(jìn)行調(diào)節(jié)，便可繼續(xù)重復(fù)利用。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但并不限制本發(fā)明。所用的檢測(cè)方法如下模型土的密度檢測(cè)方法，利用已知質(zhì)量及內(nèi)徑和高度的環(huán)刀，按原裝樣制樣方法制取試樣，稱取試樣質(zhì)量；模型土的粘聚力檢測(cè)方法，采用直剪法測(cè)定；模型土的內(nèi)摩擦角檢測(cè)方法，采用直剪法測(cè)定。所用的原材料砂為普通建筑用黃砂；水為潔凈的自來(lái)水；洗衣液為雪豹牌洗衣液；石膏粉為元平牌普通建筑用石膏粉。重晶石粉的目數(shù)為325目。實(shí)施例1采用重晶石粉120g、石膏粉20g與砂35g拌和均勻后，加入潔凈的自來(lái)水15g，經(jīng)再次拌和后，再加入2g洗衣液并使之與拌和物充分結(jié)合，洗衣液與水比例是1:7.5，經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢韬螅凫o置2h。所得模型土的密度為2.lg/cm粘聚力為11.47kPa，內(nèi)摩擦角為29.82°。重晶石粉石膏粉砂水洗衣液1202035152實(shí)施例2采用重晶石粉120g、石膏粉20g與砂35g拌和均勻后，加入潔凈的自來(lái)水15g，經(jīng)再次拌和后，再加入3g洗衣液并使之與拌和物充分結(jié)合，洗衣液與水比例為1:5，經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢韬螅凫o置2h。所得模型土的密度為2.lg/cm粘聚力為11.26kPa，內(nèi)摩擦角為30.34°。重晶石粉石膏粉砂水洗衣液12020153實(shí)施例3采用重晶石粉120g、石膏粉20g與砂35g拌和均勻后，加入潔凈的自來(lái)水15g，經(jīng)再次拌和后，再加入4g洗衣液并使之與拌和物充分結(jié)合，洗衣液與水比例為1:3.75，經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢韬?，再靜置2h。所得模型土的密度為2.lg/cm粘聚力為10.53kPa，內(nèi)摩擦角為31.69°。重晶石粉石膏粉砂水洗衣液1202035154實(shí)施例4采用重晶石粉120g、石膏粉20g與砂35g拌和均勻后，加入潔凈的自來(lái)水15g，經(jīng)再次拌和后，再加入4g洗衣液并使之與拌和物充分結(jié)合，洗衣液與水比例為1:3.33，經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢韬螅凫o置2h。所得模型土的密度為2.lg/cm粘聚力為10.37kPa，內(nèi)摩擦角為32.65°。重晶石粉石膏粉砂水洗衣液1202035155實(shí)施例5采用重晶石粉120g、石膏粉20g與砂36g拌和均勻后，加入潔凈的自來(lái)水14g，經(jīng)再次拌和后，再加入2g洗衣液并使之與拌和物充分結(jié)合，洗衣液與水比例為1:7，經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢韬螅凫o置2h。所得模型土的密度為2.lg/cm粘聚力為12.57kPa，內(nèi)摩擦角為30.39°。重晶石粉石膏粉砂水洗衣液1202036142實(shí)施例6采用重晶石粉120g、石膏粉20g與砂36g拌和均勻后，加入潔凈的自來(lái)水15g，經(jīng)再次拌和后，再加入3g洗衣液并使之與拌和物充分結(jié)合，洗衣液與水比例1:5，經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢韬?，再靜置2h。所得模型土的密度為2.lg/cm粘聚力為10.58kPa，內(nèi)摩擦角為29.26°。重晶石粉石膏粉砂水洗衣液1202036153實(shí)施例7采用重晶石粉120g、石膏粉20g與砂36g拌和均勻后，加入潔凈的自來(lái)水16g，經(jīng)再次拌和后，再加入4g洗衣液并使之與拌和物充分結(jié)合，洗衣液與水比例為1:4，經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢韬?，再靜置2h。所得模型土的密度為2.lg/cm粘聚力為12.45kPa，內(nèi)摩擦角為31.72°。重晶石粉石膏粉砂水洗衣液1202036164實(shí)施例8采用重晶石粉120g、石膏粉20g與砂37g拌和均勻后，加入潔凈的自來(lái)水14g，經(jīng)再次拌和后，再加入2g洗衣液并使之與拌和物充分結(jié)合，洗衣液與水比例為1:7，經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢韬螅凫o置2h。所得模型土的密度為2.lg/cm粘聚力為9.83kPa，內(nèi)摩擦角為29.43°。重晶石粉石膏粉砂水洗衣液1202037142實(shí)施例9采用重晶石粉120g、石膏粉20g與砂37g拌和均勻后，加入潔凈的自來(lái)水15g，經(jīng)再次拌和后，再加入3g洗衣液并使之與拌和物充分結(jié)合，洗衣液與水比例為1:5，經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢韬?，再靜置2h。所得模型土的密度為2.lg/cm粘聚力為10.62kPa，內(nèi)摩擦角為30.02°。重晶石粉石膏粉砂水洗衣液1202037153實(shí)施例10采用重晶石粉120g、石膏粉20g與砂37g拌和均勻后，加入潔凈的自來(lái)水16g，經(jīng)再次拌和后，再加入4g洗衣液并使之與拌和物充分結(jié)合，洗衣液與水比例為1:4，經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢韬?，再靜置2h。所得模型土的密度為2.lg/cm粘聚力為11.OlkPa，內(nèi)摩擦角為29.74°。重晶石粉石膏粉砂水洗衣液1202037164實(shí)施例11采用重晶石粉120g、石膏粉20g與砂38g拌和均勻后，加入潔凈的自來(lái)水14g，經(jīng)再次拌和后，再加入2g洗衣液并使之與拌和物充分結(jié)合，洗衣液與水比例為1:7，經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢韬?，再靜置2h。所得模型土的密度為2.lg/cm粘聚力為12.15kPa，內(nèi)摩擦角為28.79°。重晶石粉石膏粉砂水洗衣液1202038142實(shí)施例12采用重晶石粉120g、石膏粉20g與砂38g拌和均勻后，加入潔凈的自來(lái)水15g，經(jīng)再次拌和后，再加入3g洗衣液并使之與拌和物充分結(jié)合，洗衣液與水比例為1:5，經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢韬?，再靜置2h。所得模型土的密度為2.lg/cm粘聚力為11.35kPa，內(nèi)摩擦角為31.52°。重晶石粉石膏粉砂水洗衣液1202038153實(shí)施例13采用重晶石粉120g、石膏粉20g與砂38g拌和均勻后，加入潔凈的自來(lái)水16g，經(jīng)再次拌和后，再加入4g洗衣液并使之與拌和物充分結(jié)合，洗衣液與水比例為1:4，經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢韬?，再靜置2h。所得模型土的密度為2.lg/cm粘聚力為11.74kPa，內(nèi)摩擦角為28.77°。重晶石粉石膏粉砂水洗衣液1202038164實(shí)施例14采用重晶石粉120g、石膏粉20g與砂39g拌和均勻后，加入潔凈的自來(lái)水14g，經(jīng)再次拌和后，再加入2g洗衣液并使之與拌和物充分結(jié)合，洗衣液與水比例為1:7，經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢韬?，再靜置2h。所得模型土的密度為2.lg/cm粘聚力為10.35kPa，內(nèi)摩擦角為29.07°。重晶石粉石膏粉砂水洗衣液1202039142實(shí)施例15采用重晶石粉120g、石膏粉20g與砂39g拌和均勻后，加入潔凈的自來(lái)水15g，經(jīng)再次拌和后，再加入3g洗衣液并使之與拌和物充分結(jié)合，洗衣液與水比例為1:5，經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢韬螅凫o置2h。所得模型土的密度為2.lg/cm粘聚力為11.08kPa，內(nèi)摩擦角為30.53°。重晶石粉石膏粉砂水洗衣液1202039153實(shí)施例16采用重晶石粉120g、石膏粉20g與砂39g拌和均勻后，加入潔凈的自來(lái)水16g，經(jīng)再次拌和后，再加入4g洗衣液并使之與拌和物充分結(jié)合，洗衣液與水比例為1:4，經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢韬?，再靜置2h。所得模型土的密度為2.lg/cm粘聚力為10.74kPa，內(nèi)摩擦角為28.57°。重晶石粉石膏粉砂水洗衣液1202039164實(shí)施例17采用重晶石粉120g、石膏粉20g與砂40g拌和均勻后，加入潔凈的自來(lái)水14g，經(jīng)再次拌和后，再加入2g洗衣液并使之與拌和物充分結(jié)合，洗衣液與水比例為1:7，經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢韬螅凫o置2h。所得模型土的密度為2.lg/cm粘聚力為11.34kPa，內(nèi)摩擦角為31.65°。重晶石粉石膏粉砂水洗衣液1202040142實(shí)施例18采用重晶石粉120g、石膏粉20g與砂40g拌和均勻后，加入潔凈的自來(lái)水15g，經(jīng)再次拌和后，再加入3g洗衣液并使之與拌和物充分結(jié)合，洗衣液與水比例為1:5，經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢韬螅凫o置2h。所得模型土的密度為2.lg/cm粘聚力為10.33kPa，內(nèi)摩擦角為30.86°。重晶石粉石膏粉砂水洗衣液1202040153實(shí)施例19采用重晶石粉120g、石膏粉20g與砂40g拌和均勻后，加入潔凈的自來(lái)水16g，經(jīng)再次拌和后，再加入4g洗衣液并使之與拌和物充分結(jié)合，洗衣液與水比例為1:4，經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢韬?，再靜置2h。所得模型土的密度為2.lg/cm粘聚力為11.81kPa，內(nèi)摩擦角為30.92°。重晶石粉石膏粉砂水洗衣液1202040164實(shí)施例20采用重晶石粉120g、石膏粉20g與砂41g拌和均勻后，加入潔凈的自來(lái)水14g，經(jīng)再次拌和后，再加入2g洗衣液并使之與拌和物充分結(jié)合，洗衣液與水比例i:7，經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢韬螅凫o置2h。所得模型土的密度為2.lg/cm粘聚力為10.97kPa，內(nèi)摩擦角為31.35°。重晶石粉石膏粉砂水洗衣液1202041142實(shí)施例21采用重晶石粉120g、石膏粉20g與砂41g拌和均勻后，加入潔凈的自來(lái)水15g，經(jīng)再次拌和后，再加入3g洗衣液并使之與拌和物充分結(jié)合，洗衣液與水比例1:5，經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢韬?，再靜置2h。所得模型土的密度為2.lg/cm粘聚力為11.33kPa，內(nèi)摩擦角為31.86°。重晶石粉石膏粉砂水洗衣液1202041153實(shí)施例22采用重晶石粉120g、石膏粉20g與砂41g拌和均勻后，加入潔凈的自來(lái)水16g，經(jīng)再次拌和后，再加入4g洗衣液并使之與拌和物充分結(jié)合，洗衣液與水比例1:4，經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢韬?，再靜置2h。所得模型土的密度為2.lg/cm粘聚力為12.83kPa，內(nèi)摩擦角為30.34°。重晶石粉石膏粉砂水洗衣液1202041164實(shí)施例23采用重晶石粉120g、石膏粉20g與砂42g拌和均勻后，加入潔凈的自來(lái)水14g，經(jīng)再次拌和后，再加入2g洗衣液并使之與拌和物充分結(jié)合，洗衣液與水比例1:7，經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢韬?，再靜置2h。所得模型土的密度為2.lg/cm粘聚力為12.46kPa，內(nèi)摩擦角為29.28°?！?125i重晶石粉石膏粉~~^~"洗衣液1202042142實(shí)施例24采用重晶石粉120g、石膏粉20g與砂42g拌和均勻后，加入潔凈的自來(lái)水15g，經(jīng)再次拌和后，再加入3g洗衣液并使之與拌和物充分結(jié)合，洗衣液與水比例為1:5，經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢韬?，再靜置2h。所得模型土的密度為2.lg/cm粘聚力為10.93kPa，內(nèi)摩擦角為28.67°。重晶石粉石膏粉砂水洗衣液1202042153實(shí)施例25采用重晶石粉120g、石膏粉20g與砂42g拌和均勻后，加入潔凈的自來(lái)水16g，經(jīng)再次拌和后，再加入4g洗衣液并使之與拌和物充分結(jié)合，洗衣液與水比例為1:4，經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢韬?，再靜置2h。所得模型土的密度為2.lg/cm粘聚力為11.76kPa，內(nèi)摩擦角為31.35°。<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>實(shí)施例26采用重晶石粉120g、石膏粉19g與砂40g拌和均勻后，加入潔凈的自來(lái)水14g，經(jīng)再次拌和后，再加入2g洗衣液并使之與拌和物充分結(jié)合，洗衣液與水比例為1:7，經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢韬?，再靜置2h。所得模型土的密度為2.lg/cm粘聚力為12.57kPa，內(nèi)摩擦角為32.37°。重晶石粉石膏粉砂水洗衣液1201940142實(shí)施例27采用重晶石粉120g、石膏粉21g與砂40g拌和均勻后，加入潔凈的自來(lái)水16g，經(jīng)再次拌和后，再加入4g洗衣液并使之與拌和物充分結(jié)合，洗衣液與水比例為1:4，經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢韬?，再靜置2h。所得模型土的密度為2.lg/cm粘聚力為11.75kPa，內(nèi)摩擦角為32.16°。重晶石粉石膏粉砂水洗衣液1202140164實(shí)施例28采用重晶石粉119g、石膏粉20g與砂40g拌和均勻后，加入潔凈的自來(lái)水15g，經(jīng)再次拌和后，再加入3g洗衣液并使之與拌和物充分結(jié)合，洗衣液與水比例為1:5，經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢韬?，再靜置2h。所得模型土的密度為2.lg/cm粘聚力為9.65kPa，內(nèi)摩擦角為33.26°。重晶石粉石膏粉砂水洗衣液1192040153實(shí)施例29采用重晶石粉121g、石膏粉20g與砂40g拌和均勻后，加入潔凈的自來(lái)水15g，經(jīng)再次拌和后，再加入3g洗衣液并使之與拌和物充分結(jié)合，洗衣液與水比例為1:5，經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢韬?，再靜置2h。所得模型土的密度為2.lg/cm粘聚力為10.83kPa，內(nèi)摩擦角為33.91°。重晶石粉石膏粉砂水洗衣液1212040153實(shí)施例30采用重晶石粉122g、石膏粉20g與砂40g拌和均勻后，加入潔凈的自來(lái)水15g，經(jīng)再次拌和后，再加入3g洗衣液并使之與拌和物充分結(jié)合，洗衣液與水比例為1:5，經(jīng)過(guò)充分?jǐn)嚢韬螅凫o置2h。所得模型土的密度為2.lg/cm粘聚力為11.69kPa，內(nèi)摩擦角為34.37°。重晶石粉石膏粉砂水洗衣液120204053上述30個(gè)實(shí)施例與相似理論要求的理論值基本吻合，驗(yàn)證了本發(fā)明技術(shù)方案的正確性。權(quán)利要求一種模擬IV類圍巖的試驗(yàn)用模型土，其特征在于其組成按重量份數(shù)計(jì)如下重晶石粉119～122份石膏粉19～21份砂35～42份水13～16份洗衣液3～6份2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬IV類圍巖的試驗(yàn)用模型土，其特征在于所述砂為普通建筑用黃砂。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬IV類圍巖的試驗(yàn)用模型土，其特征在于所述水為潔凈的自來(lái)水。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬IV類圍巖的試驗(yàn)用模型土，其特征在于所述洗衣液為普通洗衣液。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬IV類圍巖的試驗(yàn)用模型土，其特征在于所述石膏為普通建筑用石膏粉。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬IV類圍巖的試驗(yàn)用模型土，其特征在于所述重晶石粉的目數(shù)為325目。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一權(quán)利要求所述的模擬IV類圍巖的試驗(yàn)用模型土，其特征在于所述模型巖體材料中，重晶石粉、石膏粉、砂、水和洗衣液的重量份數(shù)比優(yōu)選為重晶石粉石膏粉砂水洗衣液=120:20:40:15:3。8.—種如權(quán)利要求i所述的模擬iv類圍巖的試驗(yàn)用模型土的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)、先把干燥的重晶石粉、石膏粉、砂混合拌勻，得混合料A;(2)、再將稱量好的水加入步驟(1)所得的混合料A中，經(jīng)充分?jǐn)嚢韬?，再加入洗衣液，充分?jǐn)嚢杈鶆颍没旌狭螧;(3)、將步驟(2)所得的混合料B填壓至密度為2023kN/m3后再靜置2h后，即可得本發(fā)明的模擬IV類圍巖的試驗(yàn)用模型土。全文摘要本發(fā)明公開了一種IV類圍巖的試驗(yàn)用模型土及其制備方法。一種IV類圍巖的試驗(yàn)用模型土采用的原料包括重晶石粉、石膏粉、砂、水和洗衣液，其原料成分按重量份數(shù)比為重晶石粉119～122，石膏粉19～21，砂35～42，水13～16，洗衣液3～6。本發(fā)明可通過(guò)調(diào)節(jié)材料種類、材料比重、拌和比例、砂投料量、洗衣液與水比例等參數(shù)來(lái)控制其密度和強(qiáng)度，即得到一種IV類圍巖的試驗(yàn)用模型土，本發(fā)明模型巖體材料當(dāng)重新加入適當(dāng)洗衣液進(jìn)行調(diào)節(jié)，可繼續(xù)重復(fù)利用。本發(fā)明由于采用的潔凈自來(lái)水為水相，洗衣液為油相，具有安全無(wú)毒的優(yōu)點(diǎn)，且拌拌時(shí)可選擇性強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單，無(wú)復(fù)雜的后處理過(guò)程。文檔編號(hào)C04B14/02GK101734899SQ20091020003公開日2010年6月16日申請(qǐng)日期2009年12月7日優(yōu)先權(quán)日2009年12月7日發(fā)明者丁文其,吳丹丹,夏凱成,張燕霞,徐前衛(wèi),朱合華,王高榮,金方方,韓紅娟,馬忠政,馬險(xiǎn)峰,馬靜申請(qǐng)人:上海理工大學(xué);同濟(jì)大學(xué)