Для испытаний подземных сооружений подобрали материал, имитирующий песчаник

Китайские исследователи подобрали смесь песка, цемента и гипса, которая одновременно воспроизводит несколько механических характеристик глинистого песчаника. Работа опубликована в журнале Scientific Reports.

Такие материалы нужны для физических моделей подземных сооружений. В уменьшенной модели важно воспроизвести не только прочность породы, но и её жёсткость, сопротивление сдвигу и характер разрушения.

Авторы проверили 16 составов. Образцы испытывали на сжатие, растяжение методом раскалывания и сдвиг. Также измеряли их удельный вес. Затем результаты сопоставляли с целевыми характеристиками моделируемой породы.

Лучший сводный результат показала смесь с соотношением песка, цемента и гипса 100:10:10. Показатель отклонения по пяти характеристикам составил 7,85%. При этом совпадение было неодинаковым: прочность на растяжение соответствовала целевой, а сцепление оказалось выше примерно на 17%.

Исследователи также предложили математическую модель накопления повреждений. Она описывает поведение материала после начального уплотнения, достижение максимальной нагрузки и последующую потерю прочности.

Результат показывает, что состав материала для физических моделей стоит подбирать сразу по нескольким параметрам. Найденное соотношение относится к изученному песчанику и не является универсальным рецептом для любых горных пород.