断层破碎带隧道预注浆模型试验相似材料试验

摘要

为了获得匹配度广、制备方法简便的隧道模型试验相似材料,以满足研究渗透结晶型浆液注浆效果的隧道断层破碎带预注浆模型试验要求,该文选择石膏、水泥、河砂、机制砂等工程材料,通过相似常数计算、材料筛选、性能试验等方法制备围岩、破碎带和隧道衬砌相似材料。结果表明:确定了(C₁=50、C_γ=1、C_E=50、C_Q=2500等相似常数,以优化材料配比和制备工艺为基础开展试验;使用水泥、河砂、石膏等制备其重度、抗压强度、弹性模量变化范围分别为16.65～17.58 kN/m³、0.21～0.93 MPa和29.72～113.74 MPa的相似材料。当m_河砂:m_石膏:m_水泥:m_水=1:0.15:0.03:0.04时,所制备的材料满足试验要求;选择平均粒径约为0.4 mm的机制砂作为破碎带相似材料,有效规避粒径效应的同时又能合理模拟岩土体松散破碎的特点;使用石膏、重晶石粉、水泥等制备弹性模量为0.38～0.62 GPa的相似材料,当m_石膏:m_重晶石粉:m_水泥:m_水=1:0.09:0.05:1.4时,所制备的材料满足试验要求,并使用自制PVC拼装模具浇注。该研究表明围岩、断层和衬砌的整套隧道相似材料均能满足隧道断层预注浆模型试验的相似关系要求,同时可以通过调整配比,为同类工程模拟提供更多材料选择。

关键词

隧道注浆 / 模型试验 / 渗透结晶型浆液 / 相似材料 / 试验研究