流-固耦合相似材料的研究.pdf

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1、第3O卷第4期矿冶工程V0I．30№42010年O8月MININGANDMETALLURGICALENGINEERINGAugust2010流-固耦合相似材料的研究①贺显群，刘志祥，李夕兵，陈红江，彭述权(中南大学资源与安全工程学院，湖南长沙410083)摘要：结合山东三山岛海下金矿的地质力学模型试验，在借鉴了大量固相模型材料研究的基础上，研制了流．固两相模型材料，较好地解决了固体模型材料遇水容易崩解的问题。通过对相似材料进行试验，重点研究了材料中不同骨料配比、骨料与胶结物的配比以及胶结物中胶结材料的配比

2、等因素对试块强度的影响规律。通过调整材料配比可得到参数变化幅度较大的模型材料，从而可用来更广泛地模拟不同的岩体材料。这些研究成果为岩石力学相似模型试验提供了参考。关键词：相似材料；材料配比；流一固耦合；模型试验中图分类号：TD74文献标识码：A文章编号：0253—6099(2010)04—0022—05StudyontheSimulatedMaterialsforLiquid-SolidCouplingHEXian—qun，LIUZhi-xiang，LIXi—bing，CHENHong-jiang，PEN

3、GShu—quan(SchoolofResourcesandSafetyEngineering，CentralSouthUniversity，Changsha410083，Hunan，China)Abstract：CombiningwithtestongeomechanicalmodelforunderseagoldmineinShandong，liquid-solidtwo—phasemodelmaterialwasdevelopedbasedonalargeofexperimentalstudieso

4、nsolid—phasemodelmaterial，SOastosolvetheproblemofsolidmodelmaterialbeingcollapsedinwater．Basedontheexperimentonsimulatedmaterial，researchwasfocusedontheeffectsofseveralfactorsonthestrengthoftestblock，includingproportioningofdiferentaggregatesinmaterial，pr

5、oportionofaggregatetocement，aswellasproportioningofcementingmaterialincement．Amodelmaterialwithparametersvariedlargelycanbeobtainedbyadjustingtheproportioningofmaterials，whichcanbeusedtosimulatedifferentmaterialforrockmass．Thisresearchresultcanproviderefe

6、renceforthesimilarmaterialmodeltestofrockmechanics．Keywords：simulatedmaterial；proportioningofmaterials；liquid—solidcoupling；modeltest在岩土工程中，流一固耦合作用指的是多孔介质变相似，模型能够反映原型的情况。根据相似理论，在模形(土体、岩体、矿体等)与其中流体流动存在相互作型试验中应采用相似材料来制作模型。相似材料的选用相互影响。因此它主要研究的是岩体破裂后引起渗择、配比以及

7、试验模型的制作方法对材料的物理力学透性的演变以及其力学行为受到的影响¨。流一固耦性质具有很大的影响，对模型试验的成功与否起着决合问题的研究涉及到许多工程技术研究领域，如采矿定性作用。工程、石油工程、土木工程、环境工程、水利水电工程本文以山东三山岛海下金矿的地质力学模型试验等_2J。因此，成功地研究和运用流．固耦合规律可以有研究为依托，重点研究了骨料配比、骨料与胶结物的配效地控制地下水免受核废料污染、矿井突水、地表沉比以及胶结物中胶结材料的配比等方面对试件材料参陷，地下结构失稳等。但以往对这方面的研究都以理

8、数的影响，这些研究工作为流一固耦合模型试验打下了论方法或者数值模拟方法进行，是一种理想化的模拟，基础。许多模拟结果往往不能很好地反映成岩地质体在工程1相似原理状态下的实际情况，并且常常出现某些定性错误，而在试验方面研究甚少。模型和原型在弹性应力状态、弹塑性应力状态、破模型试验的基础是相似理论，即要求模型和原型坏状态均应符合相似条件。概括而言，相似原理可简①收稿日期：2010-03-04基金项目：国家973项目(2007CB20