隧道衬砌模拟材料及配比试验研究.pdf

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1、2014年7月建材与装饰交通建设隧道衬砌模拟材料及配比试验研究岳伟晶（顺义区市政市容建设服务中心北京101300）摘要：针对目前模型试验中隧道衬砌模拟的难点，采用等效刚度法进行相似比换算，并在石膏中加入石英砂和重晶石粉来增加强度和容重，通过试验表明，取用水膏比为2.0的相似材料与模型值比较接近。关键词：隧道衬砌；模拟；试验研究中图分类号：U451文献标识码：B文章编号：1673-0038（2014）28-0181-02表3衬砌模拟材料配比方案1概述在模型试验研究中，山岭隧道衬砌的模拟一直是研究的难

2、模型材料配比（质量比）石膏：石英砂：重晶石粉：水1.0：1.0：1.8：1.3点，由于初衬按照相似比换算后厚度较小，在实际浇筑过程中无石膏：石英砂：重晶石粉：水1.0：1.0：1.8：1.4法实现，故本文采用等效刚度法，将初衬和二次衬砌等效为单层石膏：石英砂：重晶石粉：水1.0：1.0：1.8：1.6衬砌，原型混凝土设计标号为C25，并参照《公路隧道设计规范》石膏：石英砂：重晶石粉：水1.0：1.0：1.8：1.8中对于衬砌厚度的要求，经相似比换算后得到衬砌的厚度为石膏：石英砂：重晶石粉：水1.0

3、：1.0：1.8：2.02cm。将原型与模型的物理力学参数列于表1所示。量取各种材料并放置于容器中，将容器中的材料搅拌至均匀，然表1衬砌原型与模型的物理力学参数后加入量取的水，接着不停进行搅拌，不同水膏比的搅拌凝固时容重酌(kN/m3)弹模E（MPa）泊松比抗压强度（MPa）间略有不同，大概在20觺30min左右，随着水膏比的增大需要的搅原型值2529.5E30.211.9拌时间也相应增长，搅拌至石膏基本凝固时进行装模，在钢模底模型值255900.20.238部加入透水石，并在透水石上放置保鲜膜，

4、防止石膏中的水分留2衬砌模拟材料的选取出，装模时要注意用搅拌棒将石膏搅匀，装模结束后将试件顶部以往研究中基本用石膏模拟，由于纯石膏材料的弹性模量调抹平。在常温下放置1d后脱模，贴上标签，三个继续放置在常温节范围不大，压拉强度比过小，仅为4耀7（一般混凝土的压拉强度下干燥，三个放置在干燥箱内进行干燥（如图3）。每隔24h测试比为10耀13）。故采用在石膏中加入石英砂和重晶石粉，加入石英试件的重量，直至相邻两次测量的结果大致相同。由于不同配比砂可以使强度比增大，抗压强度与抗拉强度之比为5耀8；加入重的

5、干燥时间大致相同，故只列出一个配比的干燥曲线，如图4可晶石粉可以提高材料的容重。知，在北京室温25益的环境下，试件在96h内完全干燥，而在干石膏种类繁多，经过配比研究发现，普通建筑石膏大多为燥箱的环境下，试件在24h内即可完全干燥。120目左右，此种石膏颗粒过粗，配置出来的模型材料麻面现象严重，容易发生局部的破坏，且不易脱模。当采用280目的医用石膏时，配置出来的模型材料避免了以上缺点，材料稳定、均一。将配比材料规格列于表2。表2衬砌模拟材料各组成材料规格表模型材料规格备注重晶石粉400目上海凤陈

6、粉体材料有限公司图1准50伊100mm标准钢模图2BC-10型电脑恒应力压力试验机石膏280目北京杨瀛艺术克隆技术研究中心石英砂70目河北顶鑫石材3衬砌模拟材料物理力学参数研究由徐敏的研究可知，重晶石粉的掺入主要是提高混合材料的重度。模型材料的物理力学参数主要受水膏比影响，根据经验，一般常用水膏比多在1.0耀2.0之间。因为水膏比小于1时，材料图3干燥箱图图4试件破坏形态性质不易控制，而水膏比大于2时，浇模时易发生离析现象，致试件的破坏形态和混凝土非常相似，如图1~4。使材料硬化后呈现不均匀（破碎

7、围岩隧道的模拟试验研究）。故经过干燥后的试件先称量质量，然后测量高度和直径并计算设计试验方案如表3。密度，随后在压力机上测试试件的抗压强度滓c，并在测试试件上为了研究材料配比，试验选用标准的准50伊100mm的钢模贴应变片，以测得试件的弹性模量E及泊松比滋，并列于表4。通（如图1），用来压制准50伊100mm的标准试件，测得不同配比的抗过测试结果可知，不同的干燥环境下，材料的容重、弹性模量及压强度。考虑到试件强度不大，故选用最大载荷为10kN的BC-泊松比变化不大，而强度则相对减小了约16%，如图

8、5、图6。10型电脑恒应力压力试验机（如图2）。一共做了5组试验，分别通过试验可知，取用水膏比为2.0的相似材料与模型值比较为5个不同的配比，考虑到试件不同干燥环境的影响，每组试验接近，将模型值与相似材料试验值列于表5所示。配比做了6个试件。配置模型材料时，用精度为1g的电子秤分别·181·交通建设建材与装饰2014年7月山区高速公路全寿命成本选线研究丘燊（广东省公路勘察规划设计院股份有限公司广东广州510507）摘要：本文依托大潮高速公路项目，主要介绍了在复杂地形条件下山区高速公