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荣   耀1  ,  江训仲2 ,  喻义天3  ,  孙    洋1 丁海滨3  ,  童立红3

 

( 1 .  江西省交投养护科技集团有限公司 ，南昌 330052 ;  2.  东华理工大学土木与建筑工程学院 ，南昌330032 ;3 . 华东交通大学土木建筑学院 ，南昌330013)

摘   要 ：随着地下工程技术的快速发展 ，在复杂围压及水压环境条件下的流固耦合模型试验对相似材料提出了更高要求。为研究适用于模型试验的相似材料 ，选用铁粉 、重晶石粉 、硅油 、石英砂和白水泥作原材料，采用 L9    (34 )  正交试验法设计 9 组不同材料配比方案 ，揭示其渗透性的变化规律 ，并建立渗透系数与骨料比、白水泥及硅油掺量之间的定量关系。结果表明： 围压的增加会使材料内部孔隙被压缩 ，结构变得更加密实 ，从而降低渗透系数 ；而水压的增大则会使孔隙压力增加 ，进而提高渗透性 ；骨料在材料中的占比对渗透系数起着决定性的作用 ，在围压和水压一定时 ，随着硅油掺量和白水泥掺量的增大 ，试件渗透系数呈现减小的趋势。研究成果为复杂环境条件下的流固耦合模型试验提供可靠的相似材料选择依据。

关键词： 围压及水压 ；隧道工程 ；围岩相似材料 ；渗透系数

中图分类号：TU458           

文献标志码：A           

文章编号： 1005- 8249   (2025)  04- 0035- 05

DOI:10. 19860/j.cnki.issn1005 - 8249.2025 .04.007

 

RONG Yao1  ,  JIANG Xunzhong2 ,  YU Yitian3 ,  SUN Yang1  ,  DING Haibin3  ,  TONG Lihong3

( 1 . Jiangxi Jiaotou Maintenance Technology Group Co . , Ltd. , Nanchang 330052 , China;

2. School of Civil and Architectural Engineering , Donghua University of Technology ,  Nanchang 330032 , China;

3 . School of Civil Engineering and Architecture ,  East China Jiaotong University ,  Nanchang 330013 , China) 

Abstract :  With the rapid development of underground engineering technology , higher requirements have been placed on similar materials for fluid structure coupling model tests under complex confining pressure and water pressure environmental conditions . To study similar materials  suitable  for  model  experiments , iron  powder , barite  powder , quartz sand ,  silicone oil ,  and  white cement were  selected  as  raw  materials . The  L9  (34 )  orthogonal  experimental  method  was  used  to  design  9  different  material ratio schemes , revealing the variation law of their permeability , and establishing a quantitative relationship between permeability coefficient and  aggregate  ratio ,  white cement , and silicone  oil  content.  The  results indicate  that  an increase  in  confining pressure will  compress  the  internal  pores of  the  material , making  the structure denser  and thus  reducing  the permeability coefficient;  The  increase  in  water  pressure will lead to  an increase  in pore pressure , thereby improving permeability; The proportion of aggregate  in  the  material  plays  a  decisive  role in  the permeability coefficient.  When  the confining  pressure and water pressure are constant , the permeability coefficient of the specimen shows a decreasing trend with the increase of silicone oil content and white cement content. The  research  results provide a reliable basis for selecting similar materials for fluid structure coupling model experiments under complex environmental conditions .

Key words :  confining pressure  and  water pressure;  tunnel  engineering; similar  materials  of  surrounding  rock; permeability oefficient

基金项 目 ： 国 家 重 点 研 发 计 划 资 助  ( 2023YFC3009400 ) ;  2022  年 江 西 省 交 通 运 输 厅 重 大 研 发 专 项 项 目  ( 2022Z0001 , 2022Z0002) ；江西省重点研发揭榜挂帅项目  (20223BBG71018) 。

作者简介：荣   耀  (1979—) ,   男 ，博士 ，教授级高级工程师 ，研究方向： 隧道工程。

通信作者：孙   洋  (1988—) ,  男 ，博士 ，教授级高级工程师 ，研究方向：岩土与地下工程。

收稿日期：2024 - 07 - 25