干-湿循环作用下的新型流固耦合相似材料研制与特性研究

为研究库水升降条件下抽水蓄能库岸边坡稳定性及应力运移机理，基于相似模拟原理，以石英砂、重晶石粉为骨料，水泥、石膏为胶结剂，水为调节剂，通过正交实验法、力学性能测试法、回归分析法等实验手段，研究了相似材料基本物理力学参数与原材料之间的关系，基于水理性质分析，进行了不同次数干-湿循环作用下的单轴抗压强度测试，分析了相似材料在干-湿循环作用下物理力学表征。结果表明:水胶比对不进行干-湿循环作用下的相似材料的重度、单轴抗压强度、粘聚力渗及渗透系数起主要控制作用，但仅渗透系数随着水胶比的增大而减小，重度、单轴抗压强度、粘聚力渗随着水胶比的增大而增大。胶骨比主要影响相似材料的弹性模量及内摩擦角，两种物理特性均随着胶骨比的减小而减小;但随着干-湿循环次数的增加，不同配比下的相似材料单轴抗压强度逐渐降低，单轴抗压强度在干-湿循环作用下不断劣化，劣化速率逐渐减小。在材料劣化效应基础上，发现并定义了一种影响相似材料单轴抗压强度的抗水损伤系数，通过多元线性回归分析，明确了四种原材料之间的相似材料抗水损伤系数关系，实现了相似材料原材料、水理特性与单轴抗压强度之间的量化表征。