本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種用于模型試驗中模擬磷礦床軟夾層的材料及其制備方法。該模型相似材料以質(zhì)量份計由以下組分構(gòu)成：120目天然烘干細河砂6份，800目建筑用石膏粉0.6～0.8份，600目重質(zhì)碳酸鈣粉0.9～1.2份，松木屑粉0.1～0.2份，工業(yè)酒精0～0.1份，食用明膠0～0.1份，黏土0.2～0.3份，水1.8～2.0份。本發(fā)明專利技術(shù)還公布了該材料的制備方法。本發(fā)明專利技術(shù)提供的相似材料的強度、彈性模量均較低，延性較強，泊松比較大，且所用材料來源廣泛，不含毒害雜質(zhì)，無污染，制備過程簡單，制備效率高，成本低廉，可作為較理想的模擬磷礦床軟夾層的模型試驗的相似材料。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種用于模擬磷礦床軟夾層的模型試驗相似材料及其制備方法，屬于材料科學
該相似材料主要用于磷礦床地下開采中相似材料模型試驗研究。
技術(shù)介紹
目前采礦工程的研究主要依賴四種手段理論研究、相似材料模型試驗、數(shù)值分析以及現(xiàn)場工程實測。理論研究往往拘泥于各種理想條件假設(shè)，所得結(jié)果與真實情況存在較大出入；采用數(shù)值分析以理想的理論公理為運算基礎(chǔ)，對復(fù)雜地質(zhì)條件的礦山工程，往往受到限制；現(xiàn)場工程實測，往往受制于現(xiàn)有的采礦與測量儀器條件，不能獲取足夠數(shù)據(jù)，同時耗費大量的人力、物力、財力。而相似材料模型試驗以實驗力學為基礎(chǔ)，能較好地模擬復(fù)雜工程的施工工藝、荷載的作用方式及時問效應(yīng)等，能研究工程的受力全過程，從彈性到塑性，一直到破壞，用這種試驗不僅可以研究工程的正常受力狀態(tài)，還可以研究工程的極限荷載及破壞形態(tài)。隨著結(jié)構(gòu)模型試驗技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新而具有獨特優(yōu)勢，尤其是對復(fù)雜地質(zhì)條件的礦山工程，采用相似材料模型試驗可以有效得到解決。因此，基于相似材料模型試驗技術(shù)具有上述獨特的優(yōu)越性，該研究手段當前在國內(nèi)外礦山工程界得到廣泛應(yīng)用。根據(jù)相似理論，在模型試驗研究中應(yīng)采用相似材料來制作模型。因此，是否能夠選擇一種能夠全面、正確反映原型物理力學性能的相似材料對對模型試驗的成功與否起著決定性作用，進而決定了整個研究結(jié)果的成敗。當前，國內(nèi)外許多從事結(jié)構(gòu)模型試驗的單位和個人，都把相似材料的研究作為最重要的內(nèi)容之一。目前在我國的礦山開采工程中，特別是位處西南地區(qū)的滇池周圍區(qū)域的磷礦開采中，出現(xiàn)了大量的軟弱巖體，一般以規(guī)模大小不等的夾層形式賦存于礦體中，此類夾層巖體強度與彈性模量低、延性好，對采礦工程的安全性帶來極為不利的影響，因此有必要找出一種合適的模型試驗相似材料來模擬此類軟夾層以便開展相應(yīng)的模型試驗研究，解決含軟夾層磷礦地下開采工程問題。目前正在使用的模型試驗相似材料主要有如下幾種I、以環(huán)氧樹脂為膠凝劑的重晶石粉和石灰材料的混合物[Oberti G, Fumagalli E. Static-geomechanical model of the RidracoIiarch-grabity dam, 4th ISRM, 1979]、清華大學馬芳平研制的[OS模型材料[馬芳平，李仲奎，羅光福.NIOS模型材料及其在地質(zhì)力學相似模型試驗中的應(yīng)用[J].水力發(fā)電學報，2004，23 (1):48-51]、中國科學院武漢巖土力學研究所左保成研制的材料[左保成，陳從新，劉才華等.相似材料試驗研究[J] · 巖土力學，2004，25 (11) :1805-1808]、中國專利 200510104581. 4 與 201110204190. 5 研制的材料、中國科學院武漢巖土力學研究所陳陸望研制的材料[陳陸望，白世偉.脆性巖體巖爆傾向性的相似材料配比試驗研究[J].巖土力學，2006,27 (S) :1050-1054]、山東大學王漢鵬研制的材料[王漢鵬，李樹才，張強勇.新型地質(zhì)力學模型試驗相似材料的研制[J]·巖石力學與工程學報，2006,25 (9M842-1847]、山東大學張強勇研制的材料[張強勇，李樹才，郭小紅.鐵晶砂膠結(jié)新型巖土相似材料的研制及其應(yīng)用[J].巖土力學，2008,29 (8) :2126-2131]、重慶大學劉建平研制的材料[劉建平，姜德義，陳結(jié)等.一種巖鹽相似材料的試驗研究[J].巖土力學，2009，30 (12) :3660-3664]、山東大學李利平研制的材料[李利平，李樹才，張慶松.一種新型高分子注漿材料的試驗研究[J].巖石力學與工程學報，2010，29 (SI) :3150-3156]、四川大學李弋研制的材料[李弋，張少杰，徐進等.混泥土高壩動力模型材料的試驗研究[J]·巖土力學，2011,32 (3):757-761]、重慶大學任松研制的材料[任松，郭松濤，姜德義等.巖鹽蠕變相似模型及相似材料研究[J]. 巖土力學，2011, 32 (SI) :106-110]、中國礦業(yè)大學韓濤研制的材料[韓濤，楊維好,楊志江等.多孔介質(zhì)固液耦合相似材料的研制[J]·巖土力學，2011,32 (5):1411-1417]、華北水利水電學院董金玉研制的材料[董金玉，楊繼紅，楊國香等.基于正交設(shè)計的模型試驗相似材料的配比試驗研究[J].煤炭學報，2012,37 (1):44-49].上述類型材料均具備較高的強度與彈性模量，主要用來模擬模型較完整、較堅固與中等堅固的巖體，不適合用來模擬強度較低的軟夾層，且材料制備過程中存在高溫固化問題，能耗較大，部分材料的固化過程中存在少量的有毒氣體。2、武漢水利電力大學韓伯鯉研制的MIB材料[韓伯鯉，陳霞齡，寧一樂等.巖體相似材料的研究[J].武漢水利電力大學學報，1997，30 (2) :6-9]、中國中國專利 200910061808. X,201110225121. 8以及201110225644. 7研制的材料、浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院杜時貴研制的材料[杜時貴，黃曼，羅戰(zhàn)友等.巖石結(jié)構(gòu)面力學原型試驗相似材料研究 [J].巖石力學與工程學報，2010,29 (10) :2263-2270]、山東大學李樹忱研制的材料[李樹忱，馮現(xiàn)大，李術(shù)才等.新型固流耦合相似材料的研究及其應(yīng)該用[J].巖石力學與工程學報，2010,29 (2):281-288].上述類型材料具備較低的強度與彈性模量，主要用來模擬巖體中的軟弱結(jié)構(gòu)面、軟巖體，且材料來源廣泛，價格低廉，無毒無害，但該類型材料延性不夠，不能夠模擬深部巖體材料所處高溫高壓特殊環(huán)境下的延性特征，特別是西南滇池區(qū)域寒武紀梅樹村組經(jīng)歷過高溫高壓特殊環(huán)境沉積而成的磷礦床軟巖夾層，且該類型材料中的金屬材料配料外膜一旦脫落容易生銹，影響材料的穩(wěn)定性。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是為了克服上述模型材料的缺點，提供一種用于模擬磷礦床軟夾層的模型試驗相似材料。本專利技術(shù)的另一目的是提供一種制備上述可用于模擬磷礦床軟夾層的模型試驗相似材料得制備方法。本專利技術(shù)所述的用于模擬磷礦床軟夾層的模型試驗材料，該材料按照質(zhì)量組分計由以下組分構(gòu)成120目天然烘干細河砂6份，800目建筑用石膏粉O. 6 O. 8份，600目重質(zhì)碳酸鈣粉O. 9 I. 2份，松木屑粉O. I O. 2份，工業(yè)酒精O O. I份，食用明膠O O. I 份，黏土 O. 2 O. 3份，水I. 8 2. O份。所述的120目天然烘干細河砂，其烘干溫度為105攝氏度，烘干時間為12小時。所述的800目建筑用石膏，其主要成分為b型半水石膏，初凝時間=3分鐘，終凝時間蘭8分鐘。所述的工業(yè)酒精純度為75%。所述的粘土，其主要成分為高嶺石，屬于工業(yè)軟質(zhì)粘土。所述的水為符合國家生活飲用水衛(wèi)生標準的自來水。本專利技術(shù)所述的一種用于模擬磷礦床軟夾層的模型試驗材料的制備方法，其方法包括以下步驟1)按照比例稱取120目天然烘干細河砂、800目建筑用石膏粉、600目重質(zhì)碳酸鈣粉、松木屑粉、食用明膠、黏土；2)將I)所述的原料倒入攪拌機，均勻攪拌8 10分鐘；3)按照比例稱取純度為75%工業(yè)酒精，并將其加入到步驟2)所述的混合料，作進一步的充分攪拌，均勻攪拌3 5分鐘，得混合料；4)按照比例稱取符合國家生活飲用水衛(wèi)生標準的本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種用于模擬磷礦床軟夾層的模型試驗材料，其特征是，該材料按照質(zhì)量組分計由以下組分構(gòu)成：120目天然烘干細河砂6份，800目建筑用石膏粉0.6～0.8份，600目重質(zhì)碳酸鈣粉0.9～1.2份，松木屑粉0.1～0.2份，工業(yè)酒精0～0.1份，食用明膠0～0.1份，黏土0.2～0.3份，水1.8～2.0份。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于模擬磷礦床軟夾層的模型試驗材料，其特征是，該材料按照質(zhì)量組分計由以下組分構(gòu)成120目天然烘干細河砂6份，800目建筑用石膏粉O. 6 O. 8份，600目重質(zhì)碳酸鈣粉O. 9 I. 2份，松木屑粉O. I O. 2份，工業(yè)酒精O O. I份，食用明膠O O. I份，黏土 O. 2 O. 3份，水I. 8 2. O份。2.按照權(quán)利要求I所述的用于模擬磷礦床軟夾層的模型試驗材料，其特征是，所述的120目天然烘干細河砂，其烘干溫度為105攝氏度，烘干時間為12小時。3.按照權(quán)利要求I所述的用于模擬磷礦床軟夾層的模型試驗材料，其特征是，所述的800目建筑用石膏，其主要成分為b型半水石膏，初凝時間=3分鐘，終凝時間=8分鐘。4.按照權(quán)利要求I所述的用于模擬磷礦床軟夾層的模型試驗材料，其特征是，所述的工業(yè)酒精純度為75%。5.按照權(quán)利要求I所述的用于模擬磷礦床軟夾層的模型試驗材料，其特征是，所述的粘土,其主要成分為高嶺石,屬于工業(yè)軟質(zhì)粘土。6.按照權(quán)利要求I所述的用于模擬...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李耀基，李小雙，王清生，何林，陽楊，王孟來，趙雷，王建勇，李銘輝，
申請(專利權(quán))人：云南磷化集團有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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