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申请/专利权人：青岛理工大学

摘要：本发明公开一种模拟桩穿过不同填充状态溶洞的地质模型制备方法，首先通过现场地质资料，确定岩体的各物理参数以及溶洞的大小、形状和状态数据；然后根据所获得的地质资料数据，根据相似三定律确定相似比，得到岩体模拟材料的控制参数理论值，并通过正交试验确定岩体模拟材料的最终配比；根据溶洞的大小、形状和状态数据，制作桩‑溶洞支撑体；将桩‑溶洞支撑体固定，进行岩层填筑，待岩层固结后，对桩‑溶洞支撑体进行冲蚀，实现不同填充状态的溶洞模拟，本方案可以模拟不同方法处置后溶洞状态方法，能够满足各种形状、填充状态、处置方法溶洞模型的制作要求，且原料简单、经济，操作方便，制作出的溶洞模型与溶洞原型的受力特征、结构十分相近。

主权项：1.一种模拟桩穿过不同填充状态溶洞的地质模型制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤A、通过现场地质资料，确定岩体的各控制参数以及溶洞的大小、形状和状态数据，采用模型分离相似设计方法，选取岩体的容重、弹性模量、抗压强度、粘聚力、内摩擦角、泊松比为控制参数；步骤B、基于步骤A所获得的地质资料数据，根据相似三定律确定相似比，得到岩体模拟材料的控制参数理论值，并通过正交试验确定岩体模拟材料的最终配比；将实际工程中的基岩上覆土层归一化为单一土层，按照厚度加权平均计算得到原型土层的控制参数，计算得到模拟土层的理论值，选择符合控制参数理论值的砂或土作为试验土层填料；1由原型的控制参数计算得到模型的控制参数理想值，根据原型和模型的平衡方程、几何方程、物理方程、应力边界条件和位移边界条件，确定对应的相似关系；2选取重晶石粉、标准砂为骨料，硅酸盐水泥、石膏为胶凝材料，凡士林为掺加料，设计正交试验确定岩体模拟材料的最终配比；3根据实际工况，计算得到模型桩的桩长和桩径；步骤C、根据溶洞的大小、形状和状态数据，制作桩-溶洞支撑体；所述桩-溶洞支撑体，其中桩即为模型桩，溶洞支撑体即为溶洞模型；桩-溶洞支撑体采用模具进行制作；对于模具体积大的情况，采用以下方式：1模具体积过大时，考虑加入大量石灰浆会导致只有表面石灰浆与二氧化碳反应，则采用往模具的石灰浆中通入二氧化碳的方式，以确保充分反应；2通入二氧化碳不便时，选择将石灰浆层层涂抹在模具侧壁上，上一层干后再涂抹下一层，直至填满整个模具；步骤D、将桩-溶洞支撑体固定在试验箱侧壁上进行岩层填筑；待岩层固结后，将试验箱侧壁拆下，对桩-溶洞支撑体进行冲蚀，实现不同填充状态的溶洞模拟：1无填充溶洞模拟：将支撑体冲蚀尽后，清理掉残留物，完成无填充空溶洞的模拟；2有填充的溶洞模拟；包括天然状态下的有填充溶洞和工程中人为处置的溶洞；天然状态下有填充的溶洞分为半填充和全填充，在模拟出空溶洞后，通过侧壁将填充物填入溶洞，完成模拟；工程中人为处置的溶洞：将填充物制作成所要模拟的溶洞的形状，将其视作支撑体进行岩层的填筑，填筑完成后，完成模拟。

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