岩體工程光彈模擬是指用光學靈敏材料製成的模型置於偏振光場中，模擬岩體工程結構應力分布和應力大小的研究方法。依據的原理是各向同性的非晶體透明光彈材料，載入時能出現光學各向異性(即具有暫時雙折射性質)，隨著卸載而消失。本方法以光學技術和彈性力學為基礎，模型與原型之間必須滿足必要的相似準則。光彈性模擬常用於研究某些用數學解析方法尚不易解決的礦山岩石力學應力分布和變化規律問題，並可與有限元法、邊界元法結合使用。
基本介紹
- 中文名：岩體工程光彈模擬
- 外文名：Rock mass engineering photoelastic simulation
- 學科：地質工程
- 領域：能源
- 範圍：開採
- 依據：光學技術和彈性力學
簡介,常用的光彈材料,載入方法,模型應力光圖的觀測分析,發展簡史,
簡介
岩體工程光彈模擬是指用光學靈敏材料製成的模型置於偏振光場中，模擬岩體工程結構應力分布和應力大小的研究方法。依據的原理是各向同性的非晶體透明光彈材料，載入時能出現光學各向異性(即具有暫時雙折射性質)，隨著卸載而消失。本方法以光學技術和彈性力學為基礎，模型與原型之間必須滿足必要的相似準則。光彈性模擬常用於研究某些用數學解析方法尚不易解決的礦山岩石力學應力分布和變化規律問題，並可與有限元法、邊界元法結合使用。
受力模型在正交偏振光場中產生的光程差與模型中各點主應力差值成函式關係，在受力模型中出現應力光圖，彩色或黑白相間的條紋是等主應力差線。其條紋序數是連續的;與之交叉的另一組黑線是等傾線，表示該線上各點主應力方向相同。
常用的光彈材料
常用的光彈材料有：
(1)硬膠
以環氧樹脂塑膠為主，還有白氏塑膠、酚醛樹脂、賽璐路，聚碳酸酷等；主要用於研究承受較大載荷的無重模型。
(2)軟膠
以明膠、瓊脂為主，還有環氧凍膠。適用於研究自重應力場的模型，材料條紋值表示模型材料為單位厚度，光程差為單位波長時的最大剪應力值。單位為MPa·cm/條紋。它表征材料的光學靈敏性。
載入方法
載入方法有：
(1)槓桿載入法；
(2)液壓載入法；
(3)氣壓與水銀載入法；
(4)離心載入法；
(5)特殊載入法。
模型應力光圖的觀測分析
對於立體模型常採用凍結切片法，即將受力模型置入烘箱(或離心機載入盒)，按一定凍結溫度制度對模型進行應力凍結，卸載後由載荷產生的應力光圖仍保留在模型內，可沿不同方向切薄片分析。
對模型應力光圖的觀測分析多使用漫射式光彈儀，散光光彈儀，動態光彈儀。雷射全息光彈儀等，並且由肉眼觀測，人上描繪、照相。發展為自動化、智慧型化的光彈儀，相應地發展了各種方法的套用原理及試驗設備。
發展簡史
中國自60年代開始將光彈模擬法用於研究礦山岩石力學工程問題，如用於研究巷道周圍應力分布、巷道合理位置、采場構成要素、巷道開挖方法、支護結構、礦柱尺寸等。由於微機及岩石力學數值分析方法的發展，光彈模擬實驗已逐步被取代。
