[科普中国]-岩体模型试验

岩体模型试验(model test of rock mass)为研究岩石力学问题，根据相似原理对岩体物理模型进行的试验。被模拟的岩体称为原型，用来模拟岩体的实验体系称为模型。

简介岩体模型试验(model test of rock mass)为研究岩石力学问题，根据相似原理对岩体物理模型进行的试验。被模拟的岩体称为原型，用来模拟岩体的实验体系称为模型。

研究的主要任务研究的主要任务是：

①具有各种地质构造的复杂岩基和岩坡的应力、变形特性。及其对工程结构的影响；

②非均质非连续岩体的稳定性、破坏机理，以及合理的工程加固措施；

③地下洞室的围岩应力。围岩与衬砌的共同作用和破坏机理等。

基本原理模型试验的理论基础是试验模型与岩体应保持一定的相似关系。模型与原型除了几何形状相似外，同类物理量(如应力、应变、变位等)也必须按比例相似1。

满足条件必须满足以各种方程式表示的各种力学条件，这些方程式只有当几何特性，有关物理常数、初始条件和边界条件确定后才能解算。所以，要使模型与原型完全相似，模型的几何特性、物理常数、初始条件和边界条件都必须和原型相似，这样就可以通过试验测定模型的物理量，根据相似原理可导出原型与模型之间的相似关系式。在岩体静力学问题中，为模拟原型的应力状态，除要求模型与原型材模型材料与试验技术。

岩体模型材料内容岩体模型的相似材料分两方面：

①模拟岩块的相似材料；

②模拟地质构造面的相似材料，当自重可用集中荷载施加时，岩块的相似材料可用石膏及石膏掺硅藻土。

对地质构造面的相似，可根据所要求模拟的不同力学指标，采用石膏、滑石粉、云母粉、乳胶、定粉等，按不同的配比进行配制；也可用纸的互层等。 当不允许用集中力代替自重时，则岩块的相似材料要用尽可能重的粉末(如重晶石粉或红丹粉等)作为掺合料，使之满足容重比例的要求。模拟各种不同岩体之间的结合，应当采用黏结材料。黏结材料的弹性模量与强度指标，应尽量与相邻岩体之一相等或接近，以免导致形态的失真和影响到超载系数的数值。

岩体模型试验中的变位量测。

观测方式一般是在模型周围安装观测架，用千分表或电测千分表进行，也可用读数显微镜、高精度的水准仪等观测。此外，利用高速摄影能详细记录岩体的瞬间破坏过程。在量测应力时，在量测部位粘贴应变片，用电阻应变仪量测应变，然后利用应变应力关系将应变值换算为应力值。为了提高精度，对楼型试验室的温度、湿度要进行控制。围岩中的应力以及围岩与支护结构的接触应力等，可以用埋设应变片或微型应力盒测定。在主要的软弱结构面两侧，还需装置特殊的应变计，以测定软弱结构面之间的相对滑移量2。

本词条内容贡献者为:

周敏 - 副教授 - 西南大学