[發明專利]邊坡爆破動力分析模型試驗材料、其上下盤圍巖體相似材料、其斷層帶相似材料及制備方法

有效

• 申請號: 201610105673.2
• 申請日: 2016-02-25
• 公開（公告）號: CN105759011B
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 周傳波;范天成;吳廷堯;蔣楠;路世偉;李韻迪;張一帆;陳友威;吳超;王超;張震
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;G01N1/28
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司11212
• 代理人: 陳衛

技術領域

本發明屬于露天轉地下開采工程分析模型技術領域，具體涉及一種露天轉地下開采邊坡爆破動力分析模型試驗材料、其上下盤圍巖體相似材料、其斷層帶相似材料及其制備方法。

背景技術

隨著人類對地球礦藏的開發，愈來愈多的高陡礦山邊坡工程背景將出現，開采方式也將由地表及地表淺部往深部發展。對于這類的高陡邊坡，特別是含有斷層帶的高陡邊坡，在地下開采爆破振動作用下，邊坡穩定性將會降低，具體表現為：斷層帶缺陷邊坡在多次爆破振動作用下的物理力學參數劣化，及偶然一次爆破振動作用下的慣性失穩。探究這一地質工程與巖土工程穩定性問題，對于在類似工程條件下保障人類工程活動安全進行，具有重要的經濟與社會效益。而物理模型試驗是解決這一類問題最原始、最直接的手段。

物理模型相似材料的選取，是試驗中最重要的基礎性環節，決定著整體試驗的精度，甚至是成敗。巖土體相似材料應滿足重度、強度、變形模量低等參數與原型的巖土體相似的要求，但要找到完全相似的模型材料十分困難，通常根據需要研究的課題癥結，選取關鍵參數相似，滿足相似準則即可。

對于斷層帶缺陷高陡邊坡在地下開采爆破振動作用下的物理模型試驗，目前國內外研究得較少，且現有的模型材料具有以下不足：模型材料強度過大，無法滿足縮尺較大的模型相似比要求；模型模擬的巖土體類型較為單一，一般情況只研究巖體相似材料的性質，而對其中斷層帶相似材料研究涉及甚少；模型材料制作工藝較復雜、制樣周期長，材料成本高、來源不便，組成材料具有毒物性等。

發明內容

為解決現有技術的不足，本發明提供了一種露天轉地下開采邊坡爆破動力分析模型試驗材料、其上下盤圍巖體相似材料、其斷層帶相似材料及其制備方法，各材料制作工序簡單、成樣周期短，且成本較低。

一種露天轉地下開采邊坡爆破動力分析模型試驗材料的上下盤圍巖體相似材料，包括主要固體組分和添加劑。所述主要固體組分包括主骨料和膠結劑。所述主骨料包括粗粒石英砂、中粒石英砂和鐵精粉，所述膠結劑為石膏，所述添加劑包括檸檬酸鈉和水。

其中，所述主要固體組分中各組分的質量百分含量分別為：石膏18.5％～24.5％，粗粒石英砂22.5％～40.5％，中粒石英砂0.0％～10.5％，鐵精粉38.5％～44.5％，檸檬酸鈉與所述膠結劑的質量百分比為0.10～0.20％，水與所述主要固體組分的質量百分比為16.0～16.5％。

具體的，所述的粗粒石英砂為40目的酸洗石英砂，所述的中粒石英砂為80目模數的酸洗石英砂。

具體的，所述的鐵精粉的粒徑小于等于0.3mm。

本發明還提供了一種露天轉地下開采邊坡爆破動力分析模型試驗材料的斷層帶相似材料，包括主要固體組分和添加劑，所述主要固體組分包括主骨料和膠結劑，所述主骨料包括粗粒石英砂、中粒石英砂和細粒石英砂，所述膠結劑為重晶石粉，所述添加劑為水。

其中，所述主要固體組分中各組分的質量百分含量分別為：重晶石粉65.5％～76.5％，粗粒石英砂19.5％～22.5％，中粒石英砂1.5％～5.5％，細粒石英砂0.0％～3.5％，水與所述主要固體組分的質量百分比為13～15％。

具體的，所述的粗粒石英砂為40目的酸洗石英砂，所述的中粒石英砂為80目模數的酸洗石英砂，所述的細粒石英砂為280目的酸洗石英砂。

具體的，所述的重晶石粉的粒徑小于等于300目，所述的重晶石粉中的硫酸鋇的含量大于等于92％。

本發明還提供了一種露天轉地下開采邊坡爆破動力分析模型試驗材料，其包括上下盤圍巖體相似材料和斷層帶相似材料，其中：

上下盤圍巖體相似材料為本發明所提供的上述上下盤圍巖體相似材料或現有的上下盤圍巖體相似材料；

斷層帶相似材料為本發明所提供的上述斷層帶相似材料或現有的斷層帶相似材料。

優選的，露天轉地下開采邊坡爆破動力分析模型試驗材料包括本發明所提供的上述上下盤圍巖體相似材料和本發明所提供的上述斷層帶相似材料。

本發明還提供了上述露天轉地下開采邊坡爆破動力分析模型試驗材料的制備方法，包括以下步驟：分別以配方量混合各組分得到砂漿狀的上下盤圍巖體相似材料和斷層帶相似材料，再以砂漿狀的上下盤圍巖體相似材料為膠結劑將制好的斷層帶相似材料粘結于上下盤圍巖體相似材料之間，得到露天轉地下開采邊坡爆破動力分析模型試驗材料。

有益效果

1、本發明的模型材料具有性質穩定、制作工藝簡單、養護周期短、材料來源廣泛且價廉無毒物作用等優點，具有較高的實用性。