砂岩石窟室内模拟岩体配合比试验研究.pdf

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1、2017年第5期（总第331期）混凝土实用技术Number5in2017（TotalNo.331）ConcretePRACTICALTECHNOLOGYdoi：10.3969/j.issn.1002-3550.2017.05.040砂岩石窟室内模拟岩体配合比试验研究柴新军，何春锋，李鑫杰，昌毅（东华理工大学建筑工程学院，江西南昌330013）摘要：调查分析我国砂岩石窟岩体物理力学性质，采用标准砂、水泥、粉质黏土为原材料构建砂岩石窟室内模拟岩体；按照粉质黏土不同的掺入率设计了8组不同配合比的试样，对其密度、抗压

2、强度进行了试验研究；采用有限单元法对抗压试验进行了数值模拟分析；该研究成果对构建砂岩石窟室内模拟岩体及相关的数值分析模型参数具有实用意义。关键词：砂岩石窟；强度；配合比中图分类号：TU528.062文献标志码：A文章编号：1002-3550（2017）05-0158-03ExperimentaIstudyonthemixingratioofartificiaIrockmassforsimuIatingrockmassofsandstonegrottoesCHAIXinjun，HEChunfeng，LIXinj

3、ie，CHANGYi（EastChinaUniversityofTechnology，SchoolofCivilandArchitectureEngineering，Nanchang330013，China）Abstract:Basedontheinvestigationofphysicalandmechanicalpropertiesofsandstonegrottoes，thestandardsand，cement，siltyclayareutilizedasrawmaterialsforformingl

4、aboratorysimulatingsandyrockmass.8groupssampleswerepreparedwithdifferentsiltyclayratio，thedensityandcompressionstrengthofthesamplesareinvestigated.Thecompressiontestissimulatedbyfiniteelementmethodandthepracticalmodelparametersareback-calculated.Theresultsa

5、rehelpfulformakinglaboratorysimulatingsandyrockmassandnumericalanalysis.Keywords:sandstonegrottoes；strength；mixproportion加固试验是解决该问题的技术途径之一；目前，在如何构0引言建砂岩石窟室内模拟岩体方面的研究成果甚少，课题组在中国石窟艺术具有2000多年的历史，在中国文化史和查阅相关文献及调研的基础上，根据我国砂岩石窟岩体的世界文化史上占有重要地位，具有极高的艺术价值、历史基本物理力学性质

6、，尝试采用标准砂、水泥、粉质黏土以不价值和科学价值，如著名的敦煌莫高窟、云冈石窟等。据不同比例混合，试验研究其强度特征，并通过数值模拟分析，完全统计，我国现存石窟有600多处，其分布遍布全国，其为砂岩石窟室内模拟岩体的构建及数值仿真模拟参数选中砂岩石窟约占我国石窟总数的80%左右[1]。取提供参考依据。在千百年漫长的历史岁月，石窟由于受到各种自然营1试验方案力（地震、河流冲刷、地下水侵蚀、大气降雨侵蚀、风蚀等）和人类活动的长期作用，使绝大多数石窟岩体遭受到不同1.1我国典型砂岩石窟岩体物理力学性质调查程度的破

7、坏，主要病害形式有岩体裂隙病害、危岩病害、危据文献统计表明，我国常见砂岩石窟岩体岩质较疏松，岩体病害、窟顶危岩体坍落病害等。岩体密度在2.0~2.3g/cm3，单轴饱和抗压强度为5.0~17.0MPa，岩体是石窟艺术的载体，岩土的稳定性状态、结构、完为软岩或较软岩，岩石的吸水率为6%~11%；泥-粉质胶结整性、风蚀及分化程度等都关系到石窟和文物的稳定和安的砂岩由碎屑和胶结物两部分组成，岩石碎屑成分主要为全。传统锚杆（索）技术在石窟大体量危岩体坍塌病害治理石英（70%~80%），长石（10%~20%）和石屑（5

8、%）；泥质胶结方面，设计计算理论及应用已趋成熟[2-3]，但砂岩石窟窟顶物占岩石总量的15%以上[1，4]。剥落病害具有浅层裂隙发育、层浅、面广、体量小、文化信基于此，本项目采用标准砂、水泥、粉质黏土为原材料息量大的特点，传统锚固技术大孔径、深层锚固的特点显（图1），按照不同配合比成型试样，试验研究砂岩石窟室内示不适合窟顶浅层剥落病害的治理。为此，构建室内砂岩石模拟岩体的实用配合比，为砂岩石窟室内模