温度‑渗流‑应力三场耦合相似试验方法与流程

技术特征：

1.一种温度-渗流-应力三场耦合相似试验方法，其特征在于，包括步骤：

A、试验模型设计：根据试验的要求确定试验模型的几何尺寸和边界条件；

B、相似常数设计：根据实验要求和实验台尺寸限制确定几何相似比α_L；运动相似表现在时间、速度和加速度上，其相似常数为根据经验和实验要求确定容重相似比α_γ；根据模型和原型对应点具有相同应力平衡微分方程得α_σ＝α_t＝α_L·α_γ，弹性模量和泊松比的相似比为1；

C、应变、温度监测示意图和水管位置示意图设计：采用应变片自动收集应变数据的方案，确定应变片在模型中的位置；采用加热板改变温度，确定加热板和温度传感器的位置；采用倾斜的水管进行水的渗流控制，确定水管在模型中的位置；

D、相似配比试验：选择合理相似配比是本次相似模拟试验的关键，不同种类的相似材料，其力学性能不同，通过配比试验，为相似模拟试验提供合适的配比参数；

E、试验材料的准备：按照步骤D的配比参数准备相应的相似材料；应变片的制作和防潮处理；

F、相似模型的制作：

F1、配料：将步骤E准备的试验材料移至干净的空地上加水搅拌均匀；

F2、模型的制作：在试验平台上料过程中，堆砌模型的同时安放好模板，塑造试验模型，人工堆砌模型过程中，注意压实配比料，并保证薄厚度均匀；

F3、埋设应变片、加热板、水管、温度传感器：在制作模型时将制作好的应变片、加热板、水管、温度传感器埋入模型中，埋入的位置应根据设计示意图确定；

F4、养护：将试验模型在干燥通风的条件下进行养护一周，使模型充分干燥，最后聚合为一个整体，实验台架根据实验具体情况在养护完成后施加不同上覆压力；

F5、拆模：试验模型经过养护龄期后，将挡板按照由上往下、隔一拆一的顺序，依次拆下，操作过程中先松动模具两侧螺栓，使模型内部矿体先接触空气，达到透风效果，从而起到缩短模具拆卸时间，拆模过程中注意保护模型，避免损坏模型边帮；

F6、绘斑：拆模完成后，绘制散斑，散斑由人工用毛笔蘸黑墨水进行点制，绘点需杂乱无章，并保证绘点呈圆形，绘点结束后，在模型上标注水平高程；

F7、监测：模型正前方摆放非接触全场应变测量仪器，监测模型位移；开启应变仪记录应变；开启温度记录仪记录岩土体温度变化；

G、模型的开挖：将温度和水量调至设计参数，利用手工凿钻，开挖隧道。

2.根据权利要求1所述的温度-渗流-应力三场耦合相似试验方法，其特征在于：

所述的加热板为可调温硅胶加热板，尺寸150mm×90mm×1.8mm，工作电压220V，功率0.5W/cm²，最高使用温度200℃；

所述的温度传感器的探头为压簧式热电偶，测量范围0～200℃，温度传感器的另一端连接温度记录仪，长期监测温度变化，一个温度记录仪能连接多个温度传感器，分别对不同的温度传感器进行编号，温度记录仪能记录不同传感器检测到的温度；

所述水管为PVC管，该管的外径、内径和长度分别为2cm、1.4cm和30cm，在PVC管中有6个直径为0.5cm的圆形孔。