滑坡-碎屑流模型实验岩石相似材料特性研究

具有较低强度、较高脆性和良好水稳性的岩石相似材料是在物理模型实验中重现滑坡-碎屑流成坝与溃坝全过程的关键条件之一,然而目前却极少有合适的岩石相似材料能够用于该过程的物理模拟,因此,本文以重晶石和钙砂为骨料,以石膏和硅酸钠为胶结剂,以羧甲基纤维素钠和甘油为辅助添加剂,并拌合一定的水进行岩石相似材料的配比实验.采用控制变量法研究了骨胶比、重砂比、硅膏比、羧甲基纤维素钠含量和拌合水量5种因素对相似材料物理力学性质的影响,初步探究了硅酸钠控制岩石相似材料水稳性的机理.实验结果表明:骨胶比主要控制弹性模量;重砂比对内摩擦角有较大影响;硅膏比控制水稳系数;羧甲基纤维素钠含量控制内摩擦角;拌合水量控制黏聚力和单轴抗压强度.硅酸钠在提高材料水稳性方面起到化学胶结作用、填充作用和骨架作用,是控制相似材料水稳性的关键因素.结合实验结果和理论分析,本文配制的相似材料具备较低强度、较高脆性和良好的水稳性,为在1∶400～1∶800的实验尺度下实现滑坡-碎屑流成坝溃坝全过程物理模型实验奠定基础.