基于正交设计的隧道软弱围岩相似材料试验研究
发布时间：2021-05-21 02:08
近年来,随着我国“十三五”规划的实施和城镇化的进程,隧道工程建设的数量日益增长。但在我国大规模隧道工程中,隧道穿越软弱围岩时仍面临许多技术难题。由于软弱围岩本身强度较低且变形大,从而导致工程易发生支护结构破坏甚至坍塌。因此,为解决隧道软岩的设计及施工问题,有必要对隧道软弱围岩的工程特性展开研究。本文基于正交设计,通过对隧道软弱围岩相似材料的试验研究,可以为隧道软弱围岩模型试验和相似材料研究提供理论依据和技术支撑。本文以湖南省教育厅科学研究优秀青年项目—“隧道软弱破碎围岩注浆试验研究”为依托,深入开展隧道软弱围岩相似材料的试验研究,采用全自动三轴仪得到相似材料正交试验的三种力学参数,利用ORIGIN和MATLAB等软件对隧道软弱围岩相似材料进行分析研究。主要研究成果如下:（1）采取三轴剪切试验和重复试验研究隧道围岩特性,以Ⅴ级隧道软弱围岩力学参数为参照指标,选用石英砂、高岭土、石膏、水和洗衣液,基于正交设计,得到了符合ⅤV级隧道软弱围岩各力学参数的相似材料;（2）整理试验所得力学参数内摩擦角φ、黏聚力c和重度γ的原始试验数据,对相似材料的配比进行调整,得到了符合Ⅴ级隧道软弱围岩相似材料的...
【文章来源】：长沙理工大学湖南省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 相似材料原料选择
1.2.2 相似材料研究方法
1.3 研究内容与思路
1.3.1 本文主要研究内容
1.3.2 本文研究思路
1.3.3 本文技术路线
第二章 相似理论与正交设计方案研究
2.1 相似理论
2.1.1 相似理论中的几个重要概念
2.1.2 相似理论概述
2.1.3 相似条件
2.1.4 相似关系的分析方法
2.2 正交设计方案
2.2.1 多种试验方法的研究
2.2.2 正交设计方法的试验方案设计
2.2.3 正交设计方法的试验结果处理
2.3 本章小结
第三章 相似材料正交试验的方案设计及工作流程
3.1 确定相似比例尺
3.1.1 相似关系的推演
3.1.2 确定模型相似材料物理力学参数
3.2 选择相似材料
3.2.1 选择相似材料原材料
3.2.2 骨料—石英砂
3.2.3 胶结材料—高岭土和石膏
3.2.4 添加剂—洗衣液
3.2.5 水
3.3 相似材料正交试验方案设计
3.3.1 因素与水平
3.3.2 材料配比方案
3.4 制备相似材料试件
3.4.1 试件尺寸
3.4.2 试件加工
3.4.3 制备试件
3.5 测定试件力学参数
3.5.1 测定试件密度
3.5.2 测定内摩擦角和粘聚力
3.6 整理试验数据
3.6.1 尺寸测量和称重的试验数据
3.6.2 三轴试验数据结果
3.7 本章小结
第四章 相似材料正交试验结果分析
4.1 试验各因素的敏感性分析
4.1.1 含水量的影响
4.1.2 高岭土含量的影响
4.1.3 石膏含量的影响
4.1.4 石英砂含量的影响
4.2 试验数据结果的回归分析
4.2.1 内摩擦角影响因素回归分析
4.2.2 黏聚力影响因素回归分析
4.2.3 重度影响因素回归分析
4.3 本章小结
结论与展望
结论
展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间发表论文目录
附录B 攻读学位期间参与的科研项目目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]渗流作用下软弱覆岩相似模拟实验研究[J]. 陈卓立,夏洪春,胡涛,战胜. 煤矿安全. 2018(03)
[2]煤岩模型试验相似材料的配比试验[J]. 张帆,马耕,陶云奇,刘晓,冯丹,李睿. 煤田地质与勘探. 2018(01)
[3]含双溶洞建筑边坡模型试验及数值模拟分析[J]. 祝方才,马梦常,李大建. 工业建筑. 2018(02)
[4]矿山开采相似材料配比及力学试验研究[J]. 姚琦,冯涛,王卫军,廖泽,马超甫. 安全与环境学报. 2017(06)
[5]采空区氧化-升温耦合模拟相似准则及传热相似性研究[J]. 袁飞,周佩玲,黄志安,高玉坤,张英华. 煤炭学报. 2017(S2)
[6]温度和压力作用下软岩流变相似理论的研究及应用[J]. 王永岩,范夕燕,甘小南,李剑光. 应用力学学报. 2017(06)
[7]基于石蜡胶结优势的复合体力学特性试验研究[J]. 王明旭. 矿业研究与开发. 2017(11)
[8]不同砂胶比、密度和含水性相似材料力学性质正交试验研究[J]. 王鹏,舒才,施峰,胡国忠,王宏图. 岩土力学. 2017(S2)
[9]岩石隧道渗流模型试验相似材料的研制及应用[J]. 李铮,何川,高翔,杨赛舟,骆耀文,杨文波. 哈尔滨工业大学学报. 2017(09)
[10]浅谈地质力学模型试验理论与技术——以水利工程为例[J]. 陈彦璋,彭方俊,李亮,林楚翘. 水利规划与设计. 2017(10)
硕士论文
[1]石蜡、砂、石膏作为软岩相似材料的力学性能实验研究[D]. 甘小南.青岛科技大学 2017
[2]相似材料模型试验原料选择及配比试验研究[D]. 肖杰.北京交通大学 2013
[3]岩石模型结构面的相似材料研制及力学可靠性研究[D]. 黄曼.浙江大学 2012
[4]三维模型和材料试验仪器研制及量测方法研究[D]. 王爱民.清华大学 2004
[5]岩性相似材料研究[D]. 安伟刚.中南大学 2002
本文编号：3198849
【文章来源】：长沙理工大学湖南省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 相似材料原料选择
1.2.2 相似材料研究方法
1.3 研究内容与思路
1.3.1 本文主要研究内容
1.3.2 本文研究思路
1.3.3 本文技术路线
第二章 相似理论与正交设计方案研究
2.1 相似理论
2.1.1 相似理论中的几个重要概念
2.1.2 相似理论概述
2.1.3 相似条件
2.1.4 相似关系的分析方法
2.2 正交设计方案
2.2.1 多种试验方法的研究
2.2.2 正交设计方法的试验方案设计
2.2.3 正交设计方法的试验结果处理
2.3 本章小结
第三章 相似材料正交试验的方案设计及工作流程
3.1 确定相似比例尺
3.1.1 相似关系的推演
3.1.2 确定模型相似材料物理力学参数
3.2 选择相似材料
3.2.1 选择相似材料原材料
3.2.2 骨料—石英砂
3.2.3 胶结材料—高岭土和石膏
3.2.4 添加剂—洗衣液
3.2.5 水
3.3 相似材料正交试验方案设计
3.3.1 因素与水平
3.3.2 材料配比方案
3.4 制备相似材料试件
3.4.1 试件尺寸
3.4.2 试件加工
3.4.3 制备试件
3.5 测定试件力学参数
3.5.1 测定试件密度
3.5.2 测定内摩擦角和粘聚力
3.6 整理试验数据
3.6.1 尺寸测量和称重的试验数据
3.6.2 三轴试验数据结果
3.7 本章小结
第四章 相似材料正交试验结果分析
4.1 试验各因素的敏感性分析
4.1.1 含水量的影响
4.1.2 高岭土含量的影响
4.1.3 石膏含量的影响
4.1.4 石英砂含量的影响
4.2 试验数据结果的回归分析
4.2.1 内摩擦角影响因素回归分析
4.2.2 黏聚力影响因素回归分析
4.2.3 重度影响因素回归分析
4.3 本章小结
结论与展望
结论
展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间发表论文目录
附录B 攻读学位期间参与的科研项目目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]渗流作用下软弱覆岩相似模拟实验研究[J]. 陈卓立,夏洪春,胡涛,战胜. 煤矿安全. 2018(03)
[2]煤岩模型试验相似材料的配比试验[J]. 张帆,马耕,陶云奇,刘晓,冯丹,李睿. 煤田地质与勘探. 2018(01)
[3]含双溶洞建筑边坡模型试验及数值模拟分析[J]. 祝方才,马梦常,李大建. 工业建筑. 2018(02)
[4]矿山开采相似材料配比及力学试验研究[J]. 姚琦,冯涛,王卫军,廖泽,马超甫. 安全与环境学报. 2017(06)
[5]采空区氧化-升温耦合模拟相似准则及传热相似性研究[J]. 袁飞,周佩玲,黄志安,高玉坤,张英华. 煤炭学报. 2017(S2)
[6]温度和压力作用下软岩流变相似理论的研究及应用[J]. 王永岩,范夕燕,甘小南,李剑光. 应用力学学报. 2017(06)
[7]基于石蜡胶结优势的复合体力学特性试验研究[J]. 王明旭. 矿业研究与开发. 2017(11)
[8]不同砂胶比、密度和含水性相似材料力学性质正交试验研究[J]. 王鹏,舒才,施峰,胡国忠,王宏图. 岩土力学. 2017(S2)
[9]岩石隧道渗流模型试验相似材料的研制及应用[J]. 李铮,何川,高翔,杨赛舟,骆耀文,杨文波. 哈尔滨工业大学学报. 2017(09)
[10]浅谈地质力学模型试验理论与技术——以水利工程为例[J]. 陈彦璋,彭方俊,李亮,林楚翘. 水利规划与设计. 2017(10)
硕士论文
[1]石蜡、砂、石膏作为软岩相似材料的力学性能实验研究[D]. 甘小南.青岛科技大学 2017
[2]相似材料模型试验原料选择及配比试验研究[D]. 肖杰.北京交通大学 2013
[3]岩石模型结构面的相似材料研制及力学可靠性研究[D]. 黄曼.浙江大学 2012
[4]三维模型和材料试验仪器研制及量测方法研究[D]. 王爱民.清华大学 2004
[5]岩性相似材料研究[D]. 安伟刚.中南大学 2002
本文编号：3198849
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