地质力学模型试验材料性能及配比研究

发布时间：2020-08-25 15:12

【摘要】：在地质力学模型试验中,为获得相似材料的快速配比模型,往往需要进行大量的试验,在不断的调整配比致使成型后的相似模型达到试验要求,不但耗费大量资金,而且实验周期较长。本文通过正交设计试验配制了相似材料,对相似材料进行称重、直剪试验、单轴压缩变形试验和劈裂试验,分别得到密度、粘聚力、内摩擦角、弹性模量、抗压强度和抗拉强度。通过运用极差分析和方差分析,得到上述物理力学性质中各影响因素的敏感性和显著性。为了尽可能的将实际工程价值发挥到最大,就需要对相似模型材料的规律进行更加深入的研究,不仅要得到原材料中对于各个物理力学参数的影响趋势,最好能取得较为精确和能够广泛使用的经验公式。通过试验所得数据进行多元线性回归分析构建数学模型,设因素A、B、C为X_1、X _2、X _3,密度、弹性模量和抗压强度为Y_1、Y _2和Y _3,得到三个关于X和Y的经验方程,通过经验方程能够根据给定实验材料的密度、弹性模量和抗压强度快速算出满足实验要求的原材料配比。通对试验数据对所得经验方程进行了精度检验,所得结果误差较小,说明所得数学模型符合要求。为了改进模型的精确度和合理性,通过采用遗传算法优化后的BP神经网络建立预测模型,比较其与线性回归数学模型和BP神经网络模型这三类预测模型的预测效果,得到由遗传算法优化后的BP神经网络预测模型精确度更高,今后在这一类的数据问题处理上可优先使用该方法。同时也要非常注意试验研究过程中的方法的规范化和程序化处理,能够避免由于研究单位不同对试验结果造成的偏差,给将来类似试验一个统一的标准,也使所获得的试验成功能够发挥最大的实际工程价值。通过分析相似材料的不同养护条件以及试验方式,发现将养护时间定在48h左右最佳,将养护温度设定在常温下比较合理准确,相似材料的抗压强度和弹性模量均随着加载速度的增加而增加,抗拉强度随着加载速度的增加而减小,加载速度应该严格按照不同试验中相关规范选取,使得试验结论具有科学、可行性。
【学位授予单位】：广西科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU50
【图文】：

模型材料,甘油

（a）石膏材料（b）石灰材料（c）重晶石粉材料图 2-1 模型材料图Fig2-1 Model material.6.4 甘油甘油，无色，无味，甜，具有清澈，粘稠的液体外观。甘油具有很好的保水性，能够防试件养护过程中水分的缺失，特性无毒且能较好溶于水中作为溶剂作为溶剂。本次试验中，甘油浓度为 95%。

适应值,开始体,初始解,训练网络

图 3-1 神经网络结构图Fig. 3-1 Neural network structure步骤，输出节点的数量是 m。为了加速训练网络的收，需要对神经网络进行归一化：y = 2( ) 1数据，和分别为原始数据的最大值和的取值控制在 [ 1,1]，MATLAB 中可用自带函数来自一组随机生成的初始解，即“群体”开始体”；遗传算法通过染色体的“适应值”来评估体的概率也很大。相反，选择具有小适应值的; 然后，通过在下一代的染色体上进行诸如交

压实,试件,压力机,撬棒

图 4-1 密实压力机Fig 4-1 Compact press密密的工作原理和压力机密实的原理一致，只是一个是由人力一个是度控制而言，手动密度弱于压力压实。人工捣密的具体步骤为：物加入到测试模具中，然后用撬棒分批压实，直到所有成分都被压的试件规格较小，且对密度等物理力学参数有着严格的控制要求。工捣密和压力机密实的方法进行试件的制作。需要注意的一点是，，在捣密过程中会被压实，所以需要在装料时多于试件体积的 11机进行压实得到所需试件。素和水平够在尽量少的试验次数的前提下分析两个及两个以上的影响因素

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