【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及岩土工程类围岩材料领域，尤其涉及一种模拟山岭隧道围岩的相似材料及制备方法。
技术介绍
1、山岭隧道一般处于山地丘陵地区，其围岩环境复杂且具有高度的不规则性。为了确保隧道的安全和稳定，需要对隧道围岩进行模型实验来研究其力学特性、岩体变形和破坏机理等。常用的模拟山岭隧道围岩的方法主要包括使用天然土石材料进行室内试验或采用现场取样的方式进行室外试验。但天然土石材料的来源和组成多样化，其力学特性和物理性质会有较大差异，难以获得统一可靠的试验结果，同时，现场取样方法往往受到地质条件的限制，并且取样过程中很容易造成岩体结构的改变，影响试验结果的准确性。因此，开始通过控制材料的配方和制备工艺，使得模拟材料能够尽可能地接近实际山岭隧道围岩的力学性能和物理特征。在制备相似材料时，需要考虑材料的选取、比例的确定、制作工艺和试验环境的模拟等因素，通过不断调整各种材料所占比例以及对制备过程进行优化来获得与原型围岩具有一定相似性的相似材料，从而为山岭隧道工程的设计、施工和运营提供一定的技术依据，进一步提高隧道工程建设的安全性和可靠性。
2、在现有技术中，有专利采用河砂、膨润土、重晶石粉、铁粉、石灰和石膏六种原材料进行模拟隧道围岩的泥岩相似材料的制备，还有专利采用粉煤灰、石英砂、膨润土及水四种原材料制备模拟跨断层隧道模型试验ⅳ、ⅴ级围岩的相似材料，以及采用弱膨胀土、中等膨胀土、强膨胀土三种原材料制备用于模型试验中模拟膨胀土隧道围岩的相似材料，但是上述专利中的原材料存在经济成本较高、不适用于大规模的模拟试验，同时上述部分专利还存在原
3、因此，如何提供一种相似材料，使其在模拟山岭隧道围岩的前提下能够到达制备过程简单方便和制备成本低的技术效果，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、有鉴于现有技术中存在的部分问题，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种围岩相似材料，使用于模拟山岭隧道围岩，同时，使该相似材料的原料简单，制备过程简单方便，制作成本较低。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种模拟山岭隧道围岩的相似材料的制备方法，所述相似材料的制备方法包括：
3、s1、确定模拟围岩相似材料的物理力学参数范围；
4、s2、通过所述模拟围岩相似材料的物理力学参数范围确定制备相似材料的原料组分及所述原料组分的配比；
5、s3、将所确定的制备相似材料的原料组分按照所述原料组分的配比混合搅拌，得到湿状态下混合材料，所述制备相似材料的原料组分包括：石膏、木屑、河砂和水；
6、s4、将所得到的所述湿状态下混合材料倒入模具中，使所述湿状态下混合材料充分密实，接着静置至所述湿状态下混合材料达到初凝状态，继续静置3小时后，进行脱模处理并自然静置风干，得到相似材料。
7、在第一方面中，所述将所确定的制备相似材料的原料组分按照所述原料组分的配比混合搅拌，得到湿状态下混合材料具体包括：将石膏、木屑、河砂按比例混合，搅拌至形成干状态下混合材料；接着将得到的干状态下混合材料中加水继续搅拌，搅拌30～60分钟后，得到所述湿状态下混合材料。
8、在第一方面中，所述制备相似材料的原料组分的配比为重量份配比，所述石膏、木屑、河砂和水的重量份配比为：60～70:4～6:3～5:25。
9、在第一方面中，所述模拟围岩相似材料的物理力学参数范围通过待模拟的山岭隧道围岩的实际工程物理力学参数、重度相似比、几何相似比确定。
10、在第一方面中，所述模拟围岩相似材料的物理力学参数包括：密度、弹性模量、泊松比、抗压强度和抗折强度。
11、在第一方面中，所述石膏为熟石膏，所述熟石膏的粒径小于100μm。
12、在第一方面中，所述河砂的粒径为0.25～0.5mm。
13、在第一方面中，所述木屑的粒径小于200μm。
14、本专利技术还提供了一种模拟山岭隧道围岩的相似材料，采用上述一种模拟山岭隧道围岩的相似材料的制备方法制备而成，所述相似材料包括如下组分：
15、60～70重量份石膏、4～6重量份木屑、3～5重量份河砂。
16、有益效果：
17、本专利技术以石膏、木屑、河砂和水作为原材料制备模拟山岭隧道围岩的相似材料，原材料来源广泛，降低了经济成本；通过调节制备相似材料的原材料的重量份的配比，调节制备得到的相似材料的密度、弹性模量、泊松比、抗压强度和抗折强度，可达到对山岭隧道围岩的精准模拟；相似材料的原材料中的木屑，可增加在制备相似材料过程中相似材料的可塑性，使得到的相似材料更加接近于真实的待模拟的隧道围岩的特性，同时，木屑质地较轻，具有吸水性，加入到相似材料中可降低相似材料的整体密度以及调整相似材料制备过程中的含水性，且木屑的加入还模拟了真实隧道围岩中存在的裂纹等缺陷。相似材料的原材料中的石膏具有凝结作用，在制备相似材料的过程中，通过调整石膏的加入量，可改变相似材料的硬化初凝时间，延长相似材料料的硬化初凝时间使模型试验的开展更加方便，由于延长了相似材料的硬化初凝时间，在将得到的湿状态下混合材料倒入模具的过程中，可避免因硬化初凝时间短导致在模具中未充分密实，以及在制模过程中避免因时间耽搁出现制模失败的问题，除此之外，硬化初凝时间延长，可在试验过程中进行分层浇筑，提高相似材料的密实性，保证得到的相似材料的整体和局部的性质保持一致，同时，本专利技术制备模拟围岩相似材料的方法简单方便，通过将石膏、木屑、河砂和水混合均匀后倒入模具密实成型，然后脱模静置风干制备得到，使成型后的相似材料具有整体力学性质稳定和物理力学性能参数适应性广的优点。
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1.一种模拟山岭隧道围岩的相似材料的制备方法，其特征在于，所述相似材料的制备方法包括：
2.如权利要求1所述的一种模拟山岭隧道围岩的相似材料的制备方法，其特征在于，所述将所确定的制备相似材料的原料组分按照所述原料组分的配比混合搅拌，得到湿状态下混合材料具体包括：将石膏、木屑、河砂混合，搅拌至形成干状态下混合材料；接着将得到的干状态下混合材料中加水继续搅拌，搅拌30～60分钟后，得到所述湿状态下混合材料。
3.如权利要求2所述的一种模拟山岭隧道围岩的相似材料的制备方法，其特征在于，所述制备相似材料的原料组分的配比为重量份配比，所述石膏、木屑、河砂和水的重量份配比为：60～70:4～6:3～5:25。
4.如权利要求3所述的一种模拟山岭隧道围岩的相似材料的制备方法，其特征在于：所述模拟围岩相似材料的物理力学参数范围通过待模拟的山岭隧道围岩的实际工程物理力学参数、重度相似比和几何相似比确定。
5.如权利要求4所述的一种模拟山岭隧道围岩的相似材料的制备方法，其特征在于，所述模拟围岩相似材料的物理力学参数包括：密度、弹性模量、泊松比、抗压强度
6.如权利要求5所述的一种模拟山岭隧道围岩的相似材料的制备方法，其特征在于：所述石膏为熟石膏，所述熟石膏的粒径小于100μm。
7.如权利要求6所述的一种模拟山岭隧道围岩的相似材料的制备方法，其特征在于：所述河砂的粒径为0.25～0.5mm。
8.如权利要求7所述的一种模拟山岭隧道围岩的相似材料的制备方法，其特征在于：所述木屑的粒径小于200μm。
9.一种模拟山岭隧道围岩的相似材料，其特征在于，采用如权利要求1～5任一项所述的一种模拟山岭隧道围岩的相似材料的制备方法制备而成，所述相似材料包括如下组分：
10.如权利要求9所述的模拟山岭隧道围岩的相似材料，其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.一种模拟山岭隧道围岩的相似材料的制备方法，其特征在于，所述相似材料的制备方法包括：
2.如权利要求1所述的一种模拟山岭隧道围岩的相似材料的制备方法，其特征在于，所述将所确定的制备相似材料的原料组分按照所述原料组分的配比混合搅拌，得到湿状态下混合材料具体包括：将石膏、木屑、河砂混合，搅拌至形成干状态下混合材料；接着将得到的干状态下混合材料中加水继续搅拌，搅拌30～60分钟后，得到所述湿状态下混合材料。
3.如权利要求2所述的一种模拟山岭隧道围岩的相似材料的制备方法，其特征在于，所述制备相似材料的原料组分的配比为重量份配比，所述石膏、木屑、河砂和水的重量份配比为：60～70:4～6:3～5:25。
4.如权利要求3所述的一种模拟山岭隧道围岩的相似材料的制备方法，其特征在于：所述模拟围岩相似材料的物理力学参数范围通过待模拟的山岭隧道围岩的实际工程物理力学参数、重度相似比和几何相...
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