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)模型試驗相似材料按質(zhì)量份計是由以下組分經(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) 模型試驗所研究的主要內(nèi)容。
[0003] 地質(zhì)力學(xué)模型試驗是根據(jù)一定的相似原理對特定工程地質(zhì)問題進行縮尺研究的 一種方法，試驗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)、破壞機理和變形分布特性。地質(zhì)力學(xué)模型試驗的研究內(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，它采用真實的物理實 體，在滿足材料相似，尤其是在力學(xué)相似條件下，能真實反映地質(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結(jié)果。
[0004] 在地質(zhì)力學(xué)模型試驗研究過程中，滿足物理力學(xué)性能相似關(guān)系的模型材料是模型 試驗的基礎(chǔ)，是|吳型試驗是否成功的關(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度和和變形模量，因而主要用來模擬較完整、較堅硬的巖石；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，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 量和抗壓強度等也很大，也只能用于對巖體進行相似模擬。
[0008] 很顯然，上述幾類模型材料的強度和變性模量較大，無法滿足覆蓋層的模擬要求。 因為工程建設(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行相似模擬，且在現(xiàn)有的相關(guān)文 獻中，也未有對深厚覆蓋層材料進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)模型試驗相似材料，該材料按質(zhì)量份計 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 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)模型試驗所用。
[0024] 本發(fā)明提供的該地質(zhì)力學(xué)模型試驗相似材料具有如下特點：
[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 得材料的抗壓強度和變形模量較低，并可通過調(diào)節(jié)其與液壓機油、半精煉石蠟的用量，使所 得材料的容重、抗壓強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虏牧显谠囼炦^程發(fā) 生變化而影響試驗結(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，且只對原料進行常規(guī)的烘干，其它制備過程 都是在室溫下進行常規(guī)混合即可，因而耗能低，制備效率高，成本低。

【具體實施方式】
[0030] 下面通過實施例對本發(fā)明進行具體描述。有必要在此指出的是以下實施例只用 于對本發(fā)明進行進一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，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)的改進和調(diào)整，仍然屬于本發(fā)明的保護范 圍。
[0031] 另外，值得說明的是，1)以下實施例各物料的份數(shù)均為質(zhì)量份；2)以下實施 例1?6所得材料的抗壓強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；實施例7?12所得材料的抗壓強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；實施例13?18所得 材料的抗壓強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；實施例19?24所得材料的抗壓強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，抗壓強度為4. 6KPa。
[0035] 實施例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，抗壓強度為2. 9KPa。
[0038] 實施例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，抗壓強度為4. OKPa。
[0041] 實施例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，抗壓強度為3. 2KPa。
[0044] 實施例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，抗壓強度為2. 7KPa。
[0047] 實施例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，抗壓強度為1. 8KPa。
[0050] 實施例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，抗壓強度為9. 3KPa。
[0053] 實施例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，抗壓強度為7. 6KPa。
[0056] 實施例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，抗壓強度為7. 8KPa。
[0059] 實施例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，抗壓強度為4. OKPa。
[0062] 實施例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，抗壓強度為5. 4KPa。
[0065] 實施例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，抗壓強度為3. 6KPa。
[0068] 實施例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，抗壓強度為14. 6KPa。
[0071] 實施例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，抗壓強度為12. OKPa。
[0074] 實施例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，抗壓強度為12. 5KPa。
[0077] 實施例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，抗壓強度為9. 5KPa。
[0080] 實施例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，抗壓強度為6. lKPa。
[0083] 實施例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，抗壓強度為5. 3KPa。
[0086] 實施例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，抗壓強度為18. 4KPa。
[0089] 實施例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，抗壓強度為15. OKPa。
[0092] 實施例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，抗壓強度為15. 6KPa。
[0095] 實施例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，抗壓強度為8. 8KPa。
[0098] 實施例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)模型試驗相似材料，該材料按質(zhì)量份計是由以下組 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)模型試驗相似材料，該材料 中的半精煉石蠟為4?5份；32號液壓機油為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)