基于正交试验的醋酸乙烯酯–乙烯共聚胶粉改性岩爆相似材料脆性调控机制与配比优化研究

Study on Brittleness Control Mechanism and Ratio Optimization of Rock Burst Similar Materials Modified by Vinyl Acetate-Vinyl Copolymer Rubber Powder Based on Orthogonal Test

摘要: 本研究基于正交试验设计原理，采用浇筑成型工艺系统探讨了胶砂比(1:2~1:5)、水胶比(0.3~0.6)、醋酸乙烯酯–乙烯共聚胶粉掺量(0~15%)及水膏比(1:1~1:4)等多参数协同作用对相似材料力学特性的影响规律。通过多指标响应分析，成功研制出具有优化性能的低强度高脆性岩爆模型相似材料(抗压强度15.86 MPa、脆性指数B_d 0.22、冲击能量指数A_CF 11.90)。研究表明，醋酸乙烯酯–乙烯共聚胶粉通过构建三维聚合物网络结构并调控孔隙分布特征，能够在降低材料强度的同时显著提升其脆性及冲击倾向性，这为构建符合深部岩体力学响应的物理模型提供了新型材料解决方案。

Abstract: Based on the principle of orthogonal experimental design, the effects of multiple parameters on the mechanical properties of similar materials, such as cement-sand ratio (1:2~1:5), water-binder ratio (0.3~0.6), the content of vinyl acetate-vinyl copolymer glue powder (0~15%) and water-paste ratio (1:1~1:4), were studied by using the casting process system. Through multi-index response analysis, a low-strength and high-brittleness rock-burst model similar material with optimized performance (compressive strength 15.86 MPa, brittleness index B_d 0.22, impact energy index A_CF 11.90) was successfully developed. The results show that by constructing a three-dimensional polymer network structure and adjusting the pore distribution characteristics, vinyl acetate-vinyl copolymer rubber powder can significantly improve the brittleness and impact tendency of the material while reducing its strength, which provides a new material solution for the construction of a physical model that conforms to the mechanical response of deep rock mass.

1. 引言

岩爆作为深部地下工程典型动力灾害，其本质是围岩弹性应变能的瞬态释放过程[1]。该现象通常伴随煤岩体弹射、冲击气浪及高频振动波等特征效应，具有突发性强、能量释放率高等特点。现代采矿工程实践表明，高地应力、复杂地质构造与高强度开采扰动的三重耦合作用，导致我国深部矿井岩爆事故频发，严重影响了煤矿安全高效的采矿活动，造成多人死亡和重大财产损失[2]-[4]，应通过综合手段进行重点防控，确保矿井生产安全[5]-[7]。

研究岩爆灾害的机理、监测、预警和预防技术是有效避免岩爆灾害的良好基础和前提。物理模型试验通过相似理论重构岩爆孕育环境，是揭示其灾变机理的核心研究手段。对于物理模型试验，模型材料的性质特征对试验结果有很大影响，配制出适合物理模型试验使用的材料是成功的基础。张强勇团队[8]在研发铁晶砂胶结岩土模拟材料过程中，系统归纳了优质相似材料应具备的关键特性：首先，该类材料需具备宽泛的力学参数调节范围，以满足不同岩体类型的模拟需求；其次，材料需兼具耐腐蚀性与良好的绝缘特性；再者，其原材料应具有成本低廉且易于获取的特点，可显著降低实验经费；第四，材料需确保无毒无害，符合实验安全标准；第五，制备工艺简便且固化周期短，有利于提高成型效率；最后，材料需保持物理力学特性稳定，具有抗环境干扰能力。在岩爆机理研究领域，物理模拟实验因其对多因素耦合作用(包括岩石属性、应力状态及开采条件等)的可控性展现独特价值。值得关注的是，岩爆模型试验对相似材料的脆性破坏特征具有特殊要求，这决定了研发兼具低强度与高脆性特性的模拟材料成为物理模拟试验取得可靠研究成果的重要前提条件。然而，岩爆模拟具有一定的难度，许多学者[9]-[14]开展了大量的物理模型试验，研究物理模型在不同条件下的变形、破坏规律。杨淑清[15]利用砂、水泥、石膏和重晶石、松香酒精溶液作为相似材料；陈智强等[11]利用细硅砂、碳酸钙、石膏和水；陈陆望和白世伟[16]利用石英砂、石膏、水泥、水；潘一山等[17]尝试了松香膨润土、松香重晶石、石膏–砂–松香材料、松脂材料、环氧树脂材料来模拟岩爆。这些模拟岩爆的相似材料基本有骨料(砂、矿渣、重晶石等)、胶凝材料(石膏、水泥、环氧树脂等)和改善性能的添加剂(减水剂、缓凝剂、松香酒精溶液等)组成。从前人的研究成果可见，试验结果与模拟的一般的静力破坏几乎没有区别，只是出现掉渣、葱皮剥落、掉块，没有出现围岩从能量积聚到突然爆裂弹射的动力失稳过程。周辉[18]团队通过引入岩爆倾向性指数和脆性评价指标，采用石英砂为配制出合适的岩爆模型材料，采用石英砂和重晶石粉为骨料，高强石膏和水泥为胶结材料配置低强高脆相似材料并分析讨论了各影响因素与岩爆倾向性、脆性之间的相互关系。然而由于相似材料强度太高以及高强石膏调整相似材料脆性以及冲击倾向性有限的原因，从而难以获得理想的低强高脆岩爆演示相似材料。因此在开发低强度、高脆性岩爆类似材料中探索使用其他材料作为改性剂有很大的意义。

醋酸乙烯酯–乙烯共聚胶粉(以下简称可分散乳胶粉)具有特有的“核–壳”结构(壳层为聚乙烯醇保护膜) [19]可在水化过程中形成三维聚合物网络(膜厚50~200 nm)，通过多尺度作用机制实现材料性能优化[20] [21]。研究表明，可分散乳胶粉能够增大砂浆的总孔隙率和平均孔直径从而显著降低胶凝材料的抗压强度[22]-[25]。因此，引入可分散乳胶粉进入相似材料体系，有望减少刚性骨料、引入孔隙、延缓水化，在降低材料强度的同时，使低强度体系在破坏时表现出更高的脆性特征，有着作为改性剂制备低强高脆岩爆相似材料的潜力。

综上所述，本文在前人研究的基础上，暂不考虑原岩与模型材料之间的相似准则，采用正交设计法和敏感性分析进行方案设计和试验结果处理，定量分析与评价模型材料的岩爆倾向性和脆性大小，探索具有低强度、高脆性的岩爆模型材料配比方案。提出采用可分散乳胶粉作为改性剂。通过控制可分散乳胶粉含量来调整相似材料脆性以及冲击倾向性，以低强度高脆性类岩相似材料为目标，研制岩爆倾向性脆性岩石相似材料。

2. 实验

2.1. 实验材料

为配制出合适的岩爆倾向性脆性岩石相似材料，笔者在参考现有研究基础上，综合分析国内外有关相似材料配合比的试验研究。决定主要以机制砂，P. O32. 5硅酸盐水泥、低强度石膏，可分散乳胶粉4种材料配制，见图1。并加入一定含量减水剂与缓凝剂以利于标准试件制作。为确保配制材料拥有脆性并保持较低强度，加入可分散乳胶粉代替一部分机制砂，选用抗压强度7 MPa的建筑石膏，并使用硅酸盐水泥调节材料强度。

2.2. 配比方案

通过前期开展的一些探索性试验研究，本文在周辉[18]的研究基础上进行改进，利用正交试验设计方法，选择胶砂比(A)、水胶比(B)、水膏比(C)、乳胶粉量(D)作为试验设计的四个影响因素，每个因素下设置4种正交水平，共16组配比方案。以脆性系数与冲击倾向性指数作为指标衡量。表1为模型材料4个因素的不同正交设计水平，表2为16组正交配比方案。

Figure 1. Materials for physical model test

图1. 物理模型实验材料

Table 1. Orthogonal experiment factor levels table

表1. 正交试验因素水平表

水平组数	胶砂比(A)	水胶比(B)	水膏比(C)	乳胶粉量(D)
1	1:2	0.3	1:1	0
2	1:3	0.4	1:2	5%
3	1:4	0.5	1:3	10%
4	1:5	0.6	1:4	15%

其中胶砂比为胶凝材料与砂子的质量比；水胶比为水和胶凝材料的质量比；水膏比为水泥与石膏的质量比；乳胶粉量为可分散乳胶粉代替砂子的质量百分数。

Table 2. Orthogonal experimental design table

表2. 正交实验方案表

组号	胶砂比(A)	水胶比(B)	水膏比(C)	乳胶粉量(D)
1	1 (1:2)	1 (0.3)	1 (1:1)	1 (0)
2	1	2 (0.4)	2 (1:2)	2(5%)
3	1	3 (0.5)	3 (1:3)	3 (10%)
4	1	4 (0.6)	4 (1:4)	4 (15%)
5	2 (1:3)	1	2	3
6	2	2	1	4
7	2	3	4	1
8	2	4	3	2
9	3 (1:4)	1	3	4
10	3	2	4	3
11	3	3	1	2
12	3	4	2	1
13	4 (1:5)	1	4	2
14	4	2	3	1
15	4	3	2	4
16	4	4	1	3

总固体质量为3000 g，减水剂为总质量的0.5%，缓凝剂为石膏质量的0.1%。

2.3. 实验过程

浇筑试样时，按照实验配方称量骨料和胶凝材料，并精确到0.1 g，将称量好的骨料和胶凝材料放入搅拌机中干搅3 min，充分搅拌均匀。同时称量所需的减水剂和缓凝剂，精确到0.01 g，称量所需的水，精确到0.1 g。然后将称量好的减水剂和缓凝剂倒入称量好的水中，并搅拌均匀。再将制备的混合液倒入搅拌机中，分三次缓慢加入，湿搅3 min。接着将搅拌好的混凝土倒入50 mm * 100 mm的模具中，分三次倒入，将浇筑好的模具放入振实台上，震动3 min，拍出气泡，最后将振动完成的模具，放进温度为20℃ ± 1℃，湿度 ≥ 65˚的养护箱中养护1 d后，继续养护到规定天数。试样浇筑流程如图2所示，浇筑好的部分试样见图2(g)。

Figure 2. The process of specimen production

图2. 试样浇筑流程

2.4. 相关参数评价指标

2.4.1. 脆性指数

目前，周辉[18]团队引入脆性评价指标(脆性程度大小B_d) [26]，通过正交设计法研究各因素对脆性评价指标B_d。脆性程度大小B_d是以岩石峰后应力降的相对大小和速率进行衡量，当应力–应变曲线峰后相对应力降较大，且应力以极快的速率降至残余强度时，认为岩石的脆性程度很大。该指数通过试件全应力–应变曲线参数定义，表达式见公式(1)。

$\begin{array}{c}{B}_d=\frac{{\tau }_p-{\tau }_r}{{\tau }_p}\cdot \frac{\left|g\right|\cdot k_{ac\left(AC\right)}}{10}\end{array}$ (1)

式中：${\tau }_p$ 和${\tau }_r$ 分别为峰值强度和残余强度；$k_{ac\left(AC\right)}$ 为从初始屈服点至残余强度起始点的连线斜率；$k_{ac\left(BC\right)}$ 为峰后应力减小速率(见图3)。B_d的变化范围为0~1，B_d值越大，岩石脆性程度越大。脆性指数的值越高，岩石越容易以脆性方式破坏，即在承受一定应力后更容易出现裂纹和破碎。在工程和地质领域，了解岩石的脆性指数对于设计和施工非常重要。对于需要在岩石中钻孔、挖掘或爆破的工程。此外，在地质勘探和矿产勘探中，脆性指数也是评价岩石质量和稳定性的重要指标之一。脆性指标是评价页岩可压裂性以及预测崩滑、岩爆和地震的重要因素，同时，脆性不仅对岩石可削性、可钻性和可掘性造成显著影响，也与煤矿的持续开采及安全施工密切相关。了解岩石的脆性指数可以帮助工程师选择合适的工艺和设备，减少事故的发生。

Figure 3. Brittleness evaluation index [18]

图3. 脆性评价指标[18]

2.4.2. 冲击能量指数

岩层冲击倾向性是指其积聚变形能并产生冲击破坏的性质。用以判别岩石的岩爆倾向性。朱之芳[27]提出能量冲击指数A_CF，该指数由岩石全应力–应变曲线定义，计算式(2)如下：

$\begin{array}{c}{A}_{CF}=\frac{A_1}{A_2}\#2\end{array}$ (2)

式中：A_CF为冲击能量指数A₁为峰前面积，A₂为峰后面积。当A_CF > 3.0时相似材料为强岩爆性；2.0 < A_CF ≤ 3.0时相似材料为中等岩爆性；1.0 ≤ A_CF ≤ 2.0时相似材料为弱岩爆性；A_CF < 1.0时相似材料无岩爆性。

3. 试验结果分析

Table 3. Basic property parameters of the test specimen

表3. 试件基本性质参数

组号	密度(kg/m^3)	单轴抗压强度(MPa)	冲击能量指数ACF	脆性评价指标Bd
B1	2214.14	28.739108	0.0905	0.002658
B2	2178.15	21.832102	1.26	0.12
B3	2094.9	15.86179	11.89946	0.220484
B4	2130.12	5.841274	3.799292	0.297841
B5	2139.38	12.872357	5.37	0.227
B6	2186.31	14.118471	4.87	0.039973
B7	2094.56	27.36	0.15475	0.031719
B8	2095.03	21.26459	2.62	0.19
B9	2188.68	7.50	3.41	0.029
B10	2205.24	14.78	6.45	0.131
B11	2155.06	7.9	1.27	0.021
B12	2052.2	13.366369	0.095724	0.112979
B13	2157.69	11.74	1.79	0.17
B14	2082.71	7.962803	0.06667	0.001529
B15	2183.13	8.69	1.91	0.05
B16	2190.57	6.71	7.48	0.13

根据正交配比方案，利用配制好的模型试样，先后开展单轴压缩试验和单轴加、卸载试验，得到各试样的应力–应变曲线，并根据式(1)~(2)分别测定模型材料的密度、抗压强度、冲击能量指数A_CF、脆性程度大小B_d等参数大小，并对测量结果进行极差分析，相关试验数据见表3。

通过正交设计得到的试验数据常采用敏感性分析进行数据处理，敏感性分析是通过对每一因素求其平均极差来分析问题，由平均试验值中最大值和最小值的差来找到影响指标的主要因素。根据试验结果，本文将模型材料的四个影响因素(胶砂比(A)、水胶比(B)、水膏比(C)、乳胶粉量(D))对模型材料强度、冲击能量指数和脆性评价指标的变化影响规律总结如下。

3.1. 抗压强度敏感性分析

由图4可知，抗压强度的大小基本随水胶比的增大而减小，当水胶比为0.6时，抗压强度均达到最小值。随着胶砂比的增大，抗压强度先增大后减小，当胶砂比为1:3时，抗压强度最大，当超过1:3时，抗压强度随着机制砂的含量增加而逐渐增加。随着乳胶粉含量的增加，抗压强度几乎呈线性减小趋势，在乳胶粉掺入量为15%时抗压强度最小。根据敏感性分析(见表4)，乳胶粉含量对抗压强度影响最大，极差值为10.32 MPa，水膏比对其影响最小，极差值为1.8 MPa。各影响因素对抗压强度敏感性从大到小为：D > A > B > C，对于抗压强度，乳胶粉含量起主要控制作用，当乳胶粉掺入量为15%时抗压强度最小。

各影响因素对抗压强度敏感性从大到小为：D > A > B > C。

抗压强度作为指标为最小值时因素水平组合为：A₄B₄C₃D₄。

Table 4. Compressive strength sensitivity analysis table

表4. 抗压强度敏感性分析表

水平组数	胶砂比(A)	水胶比(B)	水膏比(C)	乳胶粉量(D)
均值1	18.06	15.21	14.36	19.35
均值2	18.9	14.67	14.18	15.68
均值3	10.88	14.95	13.13	12.55
均值4	8.77	11.79	14.93	9.03
R	10.13	3.42	1.8	10.32

Figure 4. Compressive strength sensitivity analysis diagram

图4. 抗压强度敏感性分析图

3.2. 冲击能量指数敏感性分析

由图5可知，从整体变化趋势上看，冲击能量指数随乳胶粉含量增大而呈现先增大后减小的趋势，在乳胶粉含量为10%时达到最大，当乳胶粉掺入量超过10%时，冲击能量指数又随着乳胶粉含量的增加而减小。随着石膏含量的增加冲击能量指数先降低后增加又降低，当水膏比增长至1:2时冲击能量指数减少到最低。当石膏含量超过75%时(水膏比为1:3)，冲击能量指数又开始大幅度降低。

乳胶粉的含量和水膏比对相似模型的冲击能量指数影响波动较大。根据敏感性分析(见表5)，乳胶粉量(D)对冲击能量指数影响最大，极差值为7.71。各影响因素对冲击倾向性指数敏感性从大到小为：D > C > A > B，对于冲击能量指数，乳胶粉含量相对而言起主要控制作用，当乳胶粉掺入量为10%时，冲击能量指数最大。

各影响因素对冲击倾向性指数敏感性从大到小为：D > C > A > B。

冲击倾向指数作为指标为最大值时因素水平组合为：A₁B₃C₃D₃。

Table 5. Shock energy index sensitivity analysis table

表5. 冲击能量指数敏感性分析表

水平组数	胶砂比(A)	水胶比(B)	水膏比(C)	乳胶粉量(D)
均值1	4.25	2.66	3.42	0.09
均值2	3.25	3.16	2.15	1.73
均值3	2.81	3.81	4.49	7.8
均值4	2.80	3.49	3.04	3.27
R	1.45	1.15	2.34	7.71

Figure 5. Shock energy index sensitivity analysis diagram

图5. 冲击能量指数敏感性分析图

3.3. 脆性指标敏感性分析

根据图6，胶砂比对脆性程度大小的影响不是很明显。随乳胶粉量的增加，脆性程度大小呈现先增大后减小的趋势，当乳胶粉掺量为10%时，试样的脆性最大。当水膏比为1:4时，试样的脆性最高，当石膏含量大于50% (水膏比 > 1:2)随后石膏含量的增加对脆性程度大小起劣化作用，当石膏含量大于75%时(水膏比 > 1:3)，材料的脆性反而开始增加，说明一定范围内石膏含量的增加对模型材料的脆性有较强的弱化作用。此外，脆性程度大小随水胶比含量的增大呈现出先减小后增大的趋势，在水胶比为0.6时脆性程度达到最大。根据敏感性分析(见表6)，乳胶粉含量、水胶比和水膏比含量均对脆性程度大小影响较大，极差值分别为0.141、0.109和0.107。各影响因素对脆性程度大小敏感性从大到小为：D > B > C > A，对于脆性程度大小，乳胶粉含量起主要控制作用，其次是水胶比、水膏比。

各影响因素对脆性程度大小敏感性从大到小为：D > B > C > A。

脆性指标最大时的因素水平组合为：A₁B₄C₄D₃。

Table 6. Brittleness index sensitivity analysis table

表6. 脆性指标敏感性分析表

水平组数	胶砂比(A)	水胶比(B)	水膏比(C)	乳胶粉量(D)
均值1	0.16	0.107	0.048	0.036
均值2	0.12	0.072	0.126	0.125
均值3	0.05	0.080	0.110	0.177
均值4	0.087	0.181	0.155	0.099
R	0.037	0.109	0.107	0.141

Figure 6. Brittleness index sensitivity analysis diagram

图6. 脆性指标敏感性分析图

3.4. 试样微观结构分析

扫描电子显微镜被用来观察样品断裂处微观形貌和微观结构的仪器，本次采用上海辰华公司的FlexSEM1000扫描电镜。取在万能试验机下断裂后的试件的截面，喷金导电后，观察断裂处微观形貌。以便分析试样出现脆性破坏与弹射的原因。根据前文对试样的抗压强度敏感性、冲击能量指数敏感性和脆性指标敏感性分析可知试样B3的综合性能最好，B14最差，因此对其进行SEM分析。图7为B3、B14试样在28 d经过破坏后断面的微观结构形貌。

Figure 7. SEM images of the fracture surfaces of B3 and B14 specimens after 28 days of failure

图7. B3、B14试样在28 d经过破坏后断面的SEM

a、b为综合性能最差的一组B14；c、d为综合性能最好的一组B3。如图7(a)、图7(b)所示，综合性能最差的一组生成的水化产物中Ca(OH)₂含量比较少，而且会产生少量的空洞，这也是此组脆性比较差的原因，因为Ca(OH)₂层片状的解离特性，导致试件比较脆。由于此组有大量空洞的出现，导致试件在受压过程中不能够充分积聚能量，能量沿着孔洞和裂纹的方向进行扩展，导致此组试件冲击倾向性不好。

如图7(c)、图7(d)所示，综合性能最好的一组生成的水化产物中Ca(OH)₂含量比较多，而且生成了很多针棒状的钙矾石(AFm)，这就为试件提供了大量的脆性物质，而且加入的可分散乳胶粉(RDP)其引气作用所引入的微小气孔均匀分布于砂浆中，增大了砂浆的总孔隙率和平均孔直径，使砂浆硬化后结构疏松，从而强度降低。与此同时，胶粉三维聚合物网络分布在水化产物之间，将水化产物包裹在一起，大范围覆盖在水泥水化物表面控制钙矾石的生长点，使得针状钙矾石在局部生长的十分完整，这些分布在不同区域的聚合物膜结构则可以起到阻止内部微裂纹传播和应力集中的作用，而且由于聚合物膜相对较低的弹性模量和较高的形变能力，能有效的吸收微裂纹扩展时所需要的能量，使试件总体积聚能量的能力提高了，从而使试件的脆性与冲击性能良好。图7(c)中可见试样内部生成了大量六方板状Ca(OH)₂，此为其脆性主要来源；图7(d)中可见试样内生成大量针棒状钙矾石(AFt)。

3.5. 应力曲线与破坏模式分析

Figure 8. The stress-strain curves and failure pattern of model materials under uniaxial compression: (a) B3; (b) B14

图8. 模型材料单轴压缩应力–应变曲线：(a) B3；(b) B14

由于矿物成分、地质作用等因素的影响，所配制的模型材料要想完全达到脆性岩石发生剧烈岩爆这种破坏程度难度较大的。而当A_CF > 3.0时相似材料为强岩爆性表明岩石具有岩爆倾向，B_d值越大代表岩石脆性程度越大。因此，根据正交试验结果，以A_CF、B_d值共同作为筛选标准，B3试件为岩爆倾向性、脆性程度综合性能最好的一组样品，而B14试件为综合性能最差的一组样品。而B3、B14试件的应力应变曲线如图8所示。

根据正交试验结果，B3试样的综合性能最好，B14试样最差。图8为该2组模型材料配比试样的单轴压缩应力−应变曲线与破坏形态，(a)为综合性能最好的一组B3；(b)为综合性能最差的一组B14。胶粉三维网络结构可以起到削弱应力集中并阻止内部微裂缝扩散作用，有效地吸收微裂纹扩展时所需要的能量。如图8(a)所示，B3试样破坏时应力骤降，曲线出现明显的应力跌落现象，以剪切破坏为主，脆性特征明显。如图8(b)所示，B14试样的曲线峰前靠近峰值附近存在一定的屈服变形过程，峰后应力降较为平稳，裂纹从试样受力端开裂，一直延伸至底部，属于张拉破坏。

4. 试验结论

本文在前人的研究基础上，提出采用可分散乳胶粉作为新型脆性增强剂。通过控制石膏量来调整相似材料脆性以及冲击倾向性，加入可分散乳胶粉代替一部分机制砂，并引用岩爆倾向性指数和脆性评价指标，采用正交设计法和敏感性分析，以低强度高脆性类岩相似材料为目标，研制岩爆倾向性脆性岩石相似材料。获得了不同配比模型材料的强度、冲击能量指数和脆性评价指标等试验数据，并研究这些参数在不同设计水平下的变化规律，得到以下结论：

(1) 根据敏感性分析，模型材料各参数变化范围大，规律明显。4种影响因素中，可分散乳胶粉掺入量对模型材料力学性质起主要控制作用。可分散乳胶粉含量的增加能够降低材料的抗压强度，并且一定范围内乳胶粉含量的增加能够提高材料的岩爆倾向以及脆性。

(2) 可分散乳胶粉的引气作用能够引入微小气孔并均匀分布于砂浆中，增大了砂浆的总孔隙率和平均孔直径，使砂浆强度降低。胶粉三维聚合物网络可以起到阻止内部微裂纹传播和应力集中的作用，有效地吸收微裂纹扩展时所需要的能量，提高了试件总体积聚能量的能力，从而使试件的脆性与冲击性能良好。

(3) 当以冲击倾向指数 ≥ 2、脆性指数 ≥ 0.2为低强高脆相似材料的衡量指标时，我们发现满足条件的组数为：B3、B4、B5。

(4) 为配制出低强度、高脆性的岩爆模型材料，应严格控制可分散乳胶粉含量，合理调节水胶比、水膏比和胶砂比。

(5) 本研究以可分散乳胶粉作为有机改性剂探索了一批具有低强度、高脆性的岩爆模型材料配比方案，为深入研究原岩与模型材料之间的相似关系设计相似模型打下材料基础。

基金项目

安徽理工大学高层次引进人才科研启动基金资助(2023yjrc101)；安徽高校协同创新项目(GXXT-2022-083, GXXT-2023-019)；安徽理工大学省级大学生创新创业训练计划项目资助(S202410361037)；安徽理工大学国家级大学生创新创业训练计划项目资助(202410361009)；安徽理工大学2024年大学生创业基金扶持项目(项目名称：淮南砼创智造科技有限公司)；国家重大科研仪器研制项目(部门推荐) (项目号：52227901)。

NOTES

^*通讯作者。