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1 相似模型实验设计1.1模型相似比为了很好的模拟30101工作面开采过程中上覆岩层的移动变形过程及地表移动变形过程，确定合理的几何相似比是实验的首要问题。
本相似模拟实验模拟的岩层厚度为240~260m，选择1:200 几何相似比，模型高度为120~130cm，这样既可以很好的模拟上覆岩层的移动变形过程，还可以对地表移动变形过程进行模拟。
根据实验要求和相似原理，确定了模型的相似常数，具体如下（参数下标p 表示原型，下标m 表示模型）：1.2模型制作以砂、石膏、碳酸钙为相似材料制作相似岩组，主要参考实际岩组内岩石的单轴抗压强度，通过配比试验确定各相似岩组的材料配比。
相似岩组的参数及材料配比如表1所示。
另外，用可塑含砂粘土模拟第四系底部粘土，用松散的干砂铺设底部粘土以上土层。
表1 相似岩组的参数及材料配比注：加水量为占总料量的百分比具体的制作方法如下：（1）每铺设一层相似岩组时，先根据相似岩组的尺寸和材料配比，确定各相似材料的用量，并加水搅拌均匀。
（2）底板整体铺设，顶板采用分层铺设，除煤层外每层厚度不超过2cm，必要时在挡板上画出标记线，以保证厚度均匀；（3）每层需压实，层面和断层面需刮平整，并均匀地撒入云母片，以模拟结构面并保证有较好的分层（界）效果。
（4）相似岩组铺设好后，及时拆下挡板，在通风的条件下干燥完全。
（5）用可塑含砂粘土铺设第四纪底部粘土，用松散的干砂铺设底部粘土以上土层。
（6）装图像检测点。
在煤层顶板以15cm的横向间隔，5cm或10cm竖向间隔布置监测点。
测点用φ0.5mm、长为20mm的大头针将黑白相间长10mm的矩形硬纸片锚固在模型表面。
1.3模型的构建模型实验选取3m 平面应力模型架模型的设计高度为1300mm，设计模型尺寸3000×1300×200mm，基岩厚度905mm，松散层厚度370mm。
根据地质资料和岩石的力学参数，设计模型的层位分布。
实验现象和数据采用拍照、素描、测量、记录等多种方式进行采集，实验测试方法如图2所示。
物理模型试验方法的应用分析柴敬;袁强;汪志力;李毅;张丁丁;陈若跃;刘显威;王正帅【期刊名称】《西安科技大学学报》【年(卷),期】2013(033)005【摘要】物理模型试验包括相似材料模拟试验、原型材料模拟试验、离心模拟试验和底摩擦模拟试验四类.为了定量化物理模型试验方法在工程技术和科学研究中的作用,采用统计学的方法,通过对采用物理模型试验方法开展科学研究的论文的发表情况及其研究内容的统计,将2000年至2011年12年的12种学术期刊发表论文文献进行分析,研究物理模型试验方法在应用行业、研究内容、测试方法、相似常数、国家自然科学基金项目资助情况、关键词频数等的应用和发展情况.统计显示,12种科技期刊在12年间共发表物理模型试验论文文献621篇,所占比例平均为1.74％.研究表明,物理模型试验方法在科学研究中仍占据较大的比重,12年发展迅速,且呈逐年增长,它是岩石力学的最主要试验手段.【总页数】7页(P505-511)【作者】柴敬;袁强;汪志力;李毅;张丁丁;陈若跃;刘显威;王正帅【作者单位】西安科技大学能源学院,陕西西安710054;教育部西部矿井开采与灾害防治重点实验室,陕西西安710054;西安科技大学能源学院,陕西西安710054;西安科技大学能源学院,陕西西安710054;西安科技大学能源学院,陕西西安710054;教育部西部矿井开采与灾害防治重点实验室,陕西西安710054;西安科技大学能源学院,陕西西安710054;西安科技大学能源学院,陕西西安710054;西安科技大学能源学院,陕西西安710054;西安科技大学能源学院,陕西西安710054【正文语种】中文【中图分类】TU455【相关文献】1.珠江河口整体物理模型泥沙试验方法及应用 [J], 吴小明;卢陈;吴门伍;杨裕桂2.物理模型试验方法的应用分析Ⅱ [J], 柴敬;汪志力;李毅;袁强;陈若跃;刘显威;王正帅3.分段的波浪整体物理模型试验方法研究 [J], 乔贯宇; 邳青岭4.重大件滚装码头船舶系泊物理模型试验方法 [J], 谷文强;唐儆泽5.一种节理围岩巷道开挖物理模型试验方法及其应用 [J], 李光;马凤山;郭捷;雷扬;黄业强;刘爱民因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
证相似的方法
首先，最常见的证相似的方法之一是通过数学模型进行相似性分析。
在科学研
究和工程设计中，我们经常需要研究不同对象之间的相似性。
通过建立数学模型，我们可以将对象的特征抽象成数学变量，然后通过数学方法进行相似性分析。
例如，在流体力学中，我们可以通过雷诺数来判断不同流体流动的相似性。
在数据分析中，我们可以通过聚类分析、主成分分析等数学模型来研究数据集中的相似性。
其次，另一种常见的证相似的方法是通过实验数据进行相似性分析。
在工程实
践中，我们经常需要通过实验来验证模型的准确性和可靠性。
通过对不同对象进行实验，我们可以获取它们的实验数据，然后通过统计分析、数据挖掘等方法来研究它们之间的相似性。
例如，在材料科学中，我们可以通过对不同材料的拉伸实验数据进行分析，来研究它们的相似性。
此外，还有一种证相似的方法是通过计算机模拟进行相似性分析。
随着计算机
技术的发展，计算机模拟在科学研究和工程设计中得到了广泛应用。
通过建立相应的计算机模型，我们可以对不同对象进行模拟计算，然后通过对比模拟结果来研究它们之间的相似性。
例如，在地震工程中，我们可以通过有限元分析来模拟不同结构在地震作用下的响应，从而研究它们的相似性。
总的来说，证相似的方法在科学研究、工程设计、数据分析等领域有着重要的
应用价值。
通过数学模型、实验数据、计算机模拟等方法，我们可以对不同对象之间的相似性进行深入研究，为相关领域的发展和应用提供有力支持。
希望本文介绍的证相似的方法能够对读者有所启发，也欢迎大家在实际应用中进一步探讨和应用。
相似材料模拟实验报告实验目的：了解相似材料模拟掩饰的基本原理和基本过程。
基本原理：相似材料模拟实验是采用与原理物理力学性质相似的材料，按一定的几何相似常数缩制成试验模型进行相应的目的的研究的一种试验方法。
采用这种方法模拟覆岩采动过程，研究其变形破坏规律可以节省大量的观测费用，而且结果更加直观。
仪器设备：相似材料模拟实验台。
实验步骤：1、了解配比变化对材料的物理力学性质的影响，包括骨胶比、灰膏比和用水量的影响；2、根据试验要求，按比例配比，制作模拟材料，选定并准备好适应的骨料，胶结料，水等，制作出不同配比的材料试件，并进行编号；3、待试件干燥后，对试件进行强度测试，根据强度相似指标要求，选定相似材料，按表中形式记录好相似材料配比及主要物理力学参数；4、根据模型尺寸，按每分层厚度计算不同配比材料的用量（层厚度为20mm）。
实验数据：1、工作面的设计长度200m，推进尺度130m，煤层埋深51m，煤层平均厚度5m，用全部垮落法管理顶板，煤层一次采煤深度5m，表1-1为煤岩物理力学性质指标：2、相似条件确定岩断风化段厚度 10-50 砂岩未风化软岩带 60-100 110-240砂质页岩油页岩煤层段顶板泥岩煤层底板泥岩 26 26-30 煤砂岩 26 15 26 10-15 3 25-65（多30左右） 26 22 10-40 20-23 泥岩砂岩砂质页岩硬岩带 26 2626 26 6-10 12 3 10-17 主要岩石泥岩容重（kg/m3） 26 抗压强度 3-5 （1）实验设备与材料:实验台尺寸200mm×2000mm×2000mm，实验材料：硅砂（Φ =0.1~0.35mm）、石灰、石膏、软木屑、四硼酸钠等；（2）主要相似参数：αL=LH/LM ,LM-模型强度，LH-模型厚度根据模拟工作面煤层厚度等参数，结合试验台几何尺寸，选几何相似常数αL=0.01；（3）容度相似常数：αL=γH/γM ，γH -原型容重，γM-模型容重工作面不同岩段岩石平33均容重为26kg/m，，石灰，石膏，硅砂试验材料平均容重为17kg/m，容重相似常数为αr=26/17=1.5;（4）强度相似常数：α，-原型强度，-模型强度对自重加载实验模型，容重相似常数与强度相似常数之间应该是关系。
2010年《开采损害学实验》一、实验名称：蒲白矿务局马村矿西固镇下煤层开采二、实验目的：本次实验以马村矿西固镇下煤层开采为模拟对象，本次实验的主要目的是测定煤柱所受压力及其煤柱的稳定性和地表的沉陷情况。
三、主要实验仪器、设备XKY021型应变桥智能数据采集仪，电脑，YHD-50型位移计，BW型箔式微型压力盒，数据转换仪，P20R-17型预调平衡箱，YJD-17型静动态电阻应变仪四、实验模型采用的相似条件及原理⑴相似条件根据模拟开采长度和煤层的埋深，本次的实验采用3m长，2.5m高，20cm宽的模型架。
模拟煤层的埋深为238.7m，从地表至煤层底板共29个岩层，其中有些岩层厚度较小或有的岩层和相邻岩层的岩性相近按同一岩层计算，模型比例1：150，模型顶板高度为1.6m。
⑵模型材料的配比原理模型材料配比的理论根据是相似三大定律。
其中运动学相似在本次模拟中很显然满足，不再加以赘述。
根据以上要求，本次实验所采用的主要材料如下：主料砂；辅料大白粉、熟石膏、云母、水，其中煤层的配比时要加入粉煤灰。
由于模型材料的主料是砂，辅料占比重较少，不影响模型材料的比重，所以，除煤层外，其它各层的比重均按1600kg/m3计算。
根据以上相似比计算公式和各岩层的岩石物理力学性质，可计算出模拟实验各岩层相似材料配比具体见表1。
表1 模拟实验各岩层相似材料配比注：其中煤的配比中，需加入17.28kg的粉煤灰五、模拟实验现象及数据分析⑴实验现象在开采过程中下沉数据和煤柱应力的记录应考虑气温的变化所引起的模型支架钢梁的伸缩对测量数据的影响，所以本次实验规定在中上午11：00记录数据，且在开采过程中记录模型岩层所发生的变化。
⑵数据分析模拟实验数据分析，可分为两大部分，煤柱稳定性、煤柱所受应力分析和地表沉陷分析。
通过分析确定煤柱的稳定性、分布的合理性及控制覆岩变形破坏程度的能力。
①煤柱稳定性、煤柱所受应力数据分析煤柱应力采用两组共10个应变块测定，采用应变桥智能数据采集仪采集，以数据库的形式保存。
实验十：相似材料模拟实验1 相似原理相似材料模拟是科学实验的一种，它是人们探讨和认识地压规律的途径之一。
用与天然岩石物理力学性质相似的人工材料，按矿山实际原型，遵循一定比例缩小做成的模型，然后在模型中开挖巷道或模拟采场工作，观察模型的变形，位移，破坏和压力等情况，据以分析，推测原型中所发生的情况，这种方法称为相似材料模拟方法。
它被用来研究采场和巷道的某些地压问题，例如估计地压大小，顶底板相对位移，冒落拱形状和大小，支架对地压底影响，地下开采对地表底影响，以及影响地压底各种因素。
要使模型中所发生的情况，能如实反映原型中所发生的情况，就必须根据问题的性质，找出主要矛盾，并根据主要矛盾，去确定原型与模型之间的相似关系和相似准则，原型与模型相似必须具备下面几个条件。
1.1 几何相似要求模型与原型的几何形状相似。
为此，必须将原型的尺寸，包括长，宽，高等都按一定比例缩小或放大，以做成模型。
设以H L 和M L 分别代表原型和模型长度，脚标M 表示模型，L α代表H L 和M L 的比值，称长度比尺，则几何相似要求，L α为常数。
常数==MHL L L α （1） 因面积是长度二次方，所以面积比尺为2L MH A A α＝ （2） 因体积是长度三次方，所以体积比尺为3L MH V V α＝ （3） 一般来说，模型越大，越能反映原型的实际情况，原型实际上1=L α，但是由于各方面条件限制。
模型又不能做的太大。
通常模拟采场用100~50=L α，即原型缩小1001~501，模型巷道用50~20=L α；即原型缩小为501~201。
1.2 运动相似要求模型与原型中，所有各对应点的运动情况相似，即要求各对应点的速度，加速度，运动时间等都成一定比例。
设以H t 和M t 分别表示原型和模型中对应点完成沿几何相似的轨迹所需的时间，以t α代表H t 和M t 的比值，称为时间比尺，则运动相似要求t α为常数。
即常数===L MHt t t αα （4） 1.3 动力相似要求模型与原型的所有作用力都相似对于地压问题，按抓主要矛盾的观点进行分析，主要是考虑重力作用，要求重力相似设以H H H V r P ,,和M M M V r P ,,分别表示原型与模型对应部分的重力，视密度和体积，因为H H H V r P ⋅= （5）M M M V r P ⋅= (6)则：3L MH M r r P P α⋅= （7） 所以在几何相似条件下对重力相似，还要求M H r r ,的比尺r α为常数，即r α为视密度比尺。
