粗粒土最大干密度试验研究

采用自行研制的大型击实仪,对粗粒土进行了击实试验.试验结果表明:粗颗粒含量对粗粒土的最大干密度影响较大,其中粗颗粒含量为70%是粗粒土最大干密度变化的分界点;最大粒径对粗粒土的最大干密度和最佳含水量影响较小.粗粒土的最佳含水量随粗颗粒含量增加而减小,且当粗颗粒含量大于70%时,粗粒土中细粒土的含水量急剧增加.     

击实对全尾砂固结体强度及渗透性影响

为了解决全尾砂固结体地面排放时堆排体稳定性的问题,提出通过击实来增大全尾砂固结体的稳定性.通过室内击实试验、无侧限抗压强度试验、常水头渗透试验和扫描电镜试验,研究了击实对全尾砂固结体无侧限抗压强度和渗透系数的影响以及微观层面上击实对固结体内部结构变化的影响.得到了不同击实功下的全尾砂固结体的最大干密度和最优含水率,并以此为基础研究了击实功(598.2 kJ/m3、1074.7 kJ/m3、1535.3 kJ/m3和2149.4 kJ/m3)、干密度、含水率和养护龄期对固结体无侧限抗压强度和渗透系数的影响.结果表明,无侧限抗压强度随击实功、干密度和养护龄期的增加而增大,随含水率的增加而减小;渗透系数随击实功、干密度和养护龄期的增加而增大.对固结体进行击实可以减少固结体内部结构的孔隙并提升固结体结构的密实度,从而提高了固结体的强度和抗渗性能.表明在全尾砂固结排放中,可以通过击实的手段提高全尾砂固结体的强度和抗渗性,进而提高全尾砂固结体的稳定性.     

细料含量对堆石料力学特性的影响

细料含量是影响堆石料颗粒破碎和力学特性的重要因素。对三种不同细料含量堆石料进行大型三轴排水剪切试验;同时为分析不同级配堆石料的颗粒破碎特性,对试验前后试样进行了颗分试验。结果表明:颗粒破碎率随应力的增大而增大,在同一围压下细料含量少的产生颗粒破碎率大。细料含量在24%和45%之间,存在一个最优细料含量,能使堆石料力学性能最优。     

风化型稀土矿电阻率影响因素分析及模型构建北大核心

为了探明影响风化型稀土矿电阻率的主要因素及构建电阻率模型,采用室内电阻率试验和响应曲面法相结合的研究手段,分析含水率、饱和度、干密度、孔隙比以及颗粒级配对电阻率的影响规律,建立主要影响因素与电阻率的关系方程,并探讨其合理性和可靠性。结果表明:含水率、孔隙比和颗粒级配是影响风化型稀土矿电阻率的主要因素,且影响敏感程度顺序为含水率>孔隙比>颗粒级配;其中矿样电阻率随含水率增大而减小,当含水率≤10%时,电阻率下降幅度最大,而当含水率大于10%时,电阻率下降趋势变缓,并逐渐趋于稳定;矿样电阻率随孔隙比增加而增大;矿样电阻率随分形维数增加而减小,且当含水率较大时,分形维数对其影响程度较小。通过多元二次回归分析构建的风化型稀土矿电阻率模型,理论数据与试验数据基本吻合,具有较高的合理性和可靠性,在含水率23.67%、孔隙比1.73、分形维数2.47条件下的电阻率最小。     

三轴压缩条件下尾砂力学行为与破碎机理

为探究尾矿材料在高应力状态下的力学行为与破碎机理,对其进行不同条件的三轴压缩试验,分析围压、含水率、干密度对尾矿颗粒破碎程度的影响。引入修正颗粒破碎率B~*_r的概念来表示颗粒破碎程度,计算尾矿材料试验前后的颗粒破碎分形维数及分形维数差值,并探究尾矿材料修正颗粒破碎率B~*_r与分形维数之间的关系。试验结果表明:颗粒破碎与围压、含水率具有良好的相关性,干密度对颗粒破碎影响微弱;高应力状态下颗粒破碎过程中存在1500 kPa与4000 kPa两个分界值,该分界值将颗粒破碎程度划分为3个不同的阶段;尾矿颗粒破碎具有良好的分形特征,分形维数差值与颗粒破碎率之间存在良好的线性关系,颗粒分形维数差值可以很好地表征颗粒破碎程度。该试验研究成果可为大型高尾矿库的稳定与安全评估提供理论指导和依据。     

不同粒料成分填土随击实能变化响应机制的试验研究

针对鲜少研究不同击实能量条件下填土不同粒料成分的响应机制,该文选取砂土及黏土作为击实土料,砂土为刚性颗粒粒料,黏土近似为片状颗粒团粒集合粒料。通过测定不同击实能条件下两种粒料的干密度得出:干密度随击实能的增加均呈对数关系,干密度增量逐渐减小,最终收敛,且在较小击实能的条件下砂土干密度增量大于黏性土,随击实能的增加其收敛速度亦大于黏性土。从不同粒料颗粒性质着手,归纳出不同粒料不同阶段吸收能量后的响应机制,很好的解释了刚性颗粒及片状颗粒团粒集合粒料的干密度随击实能的变化规律。     

多夹层盐穴储库沉渣碎胀-膨胀系数试验研究

夹层垮塌后破碎岩石的碎胀-膨胀系数是多夹层盐岩地下储气库体积预测计算中的关键参数。通过理想试验以及逻辑分析,研究了碎散体的形状、大小、排列方式以及颗粒级配对夹层碎胀系数的影响。结果发现,碎散体的大小与碎胀系数无关;碎散体的表面积体积比越大,碎散系数越小,反之越大;边-边接触越多碎胀系数越小,边-角接触越多碎胀系数越大;颗粒级配越不均匀越不连续碎胀系数越大,反之越小。通过模拟夹层垮塌,得出垮塌后的碎散体级配不良,分配集中,碎胀系数较大。碎胀系数随颗粒级配的范围扩大而降低,全范围颗粒级配的碎胀系数为1.701,且卤水浸泡对碎散体体积没有明显影响。根据参数计算得出的预测体积和声纳测腔结果符合良好,表明试验获取的碎胀系数具有工程实用性。     

排土场散体软岩重塑物理力学参数研究

为了研究蒙东地区露天矿软岩散体物料重塑进程中的物理力学参数变化规律,依据该地区露天矿不同的排土作业方式,分析了堆载压力叠加方式,设计了分级加载和连续加载2种软岩重塑试验方案,提供了具体的试验步骤进行重塑试样的制备,对软岩重塑试样的物理力学强度进行了测定,结果表明:重塑岩样的孔隙比随着重塑压力的增大呈负指数规律递减,密度随着重塑压力的增大呈幂函数增长,含水率随重塑压力的增大呈对数关系递减;重塑岩样的黏聚力随重塑压力的增大呈二次函数规律增长,增长的速度逐渐下降;而内摩擦角不受重塑压力的影响。     

承压饱和破碎岩石颗粒破碎及渗透率演化特征研究

为探求破碎岩体颗粒破碎及渗透率演化规律,对饱和破碎岩石进行侧向受限下的压缩和渗透试验,利用显微CT观察试样内部的孔隙结构形态,引入相对破碎率定量研究岩石颗粒的破碎规律,并分析其与孔隙度和渗透率之间的关系。试验结果表明,颗粒破碎在压实过程中普遍存在并持续改变试样的粒度分布,在轴向应力达到2 MPa时,细小颗粒(0～2.5 mm)大量出现,占最终增加量的44.6%,同时大颗粒(12～15 mm)明显减少,占最终减小量的45.1%;而应力升至12 MPa后,小颗粒(0～2.5 mm和2.5～5 mm)小幅变化,其余各粒径区间内岩石颗粒的质量变化微弱。相对破碎率和渗透率的变化范围分别为0～0.369 3和3.48×10~(-14)～67.16×10~(-14)m~2,且两者的变化过程均可分为2个阶段,即当轴向应力小于4 MPa时,相对破碎率快速增大,占总增幅的65.6%～74.1%,渗透率快速减小,占总降幅的84.4%～91.1%;而当轴向应力大于4 MPa时,相对破碎率缓慢增大并趋于稳定,渗透率缓慢减小并趋于稳定。渗透率与相对破碎率之间关系可用二次多项式函数拟合,相对破碎率可作为评估渗透率的有效参量。初始粒径配比对渗透率有明显影响,在相同轴向应力下,Talbot指数越大,渗透率越小;而初始粒径配比对相对破碎率几乎无影响。     

细粒含量对高应力尾砂不排水剪切强度特性的影响

通过三轴固结不排水试验,对饱和尾砂的剪切强度特性和颗粒破碎特性进行研究,讨论了试验中尾砂在不同细粒含量和围压条件下的应力-应变关系、孔隙水压力特性、应力路径和颗粒破碎程度。试验结果表明：在细粒含量小于15%时,高应力尾砂的剪切强度和软化程度随细粒含量的增大而减小。增加细粒含量使得孔隙水压力达到更高值,不同细粒含量时应力路径均属于完全软化-剪缩模式。颗粒破碎程度随着细粒含量的增大而减弱,且颗粒破碎程度与围压之间呈幂函数型增长关系。为此,建议在实际工程中尽可能采用粗颗粒尾砂筑坝,或采取其他工程措施,以提高尾矿坝体的稳定性。     

土石混填路基压实度的研究

从土石混合料的压实机理出发,深入分析不同含石量的土石混填路基压实度检测试验中对检测结果产生影响的各种因素,并通过数值分析方法对室内击实试验数据进行拟合,求解理论最大干密度和最佳含水量,采用不同含石量的等效最大干密度法对采用灌水法检测得到的土石混填路基现场干密度值进行修正,消除数据的离散性。分析结果表明,通过修正得到的土石混填路基的压实度均满足工程要求。     

废石干式充填压实力学特征及影响因素研究

为改善废石干式充填效果,提高充填强度,采用物理试验和理论计算等方法研究废石干式充填的压实力学特征及其影响因素。结果表明：试样的粒径级配以及级配的连续性对试样的密实度影响较大,连续性级配的密实度较低,试样抗压能力更强。通过极差分析,级配系数n对轴向应变的影响大于最大粒径D;试样轴向应变-应力曲线表明,试样宏观变形的主要来源是对孔隙的直接压缩和填充。变形模量-轴向应力曲线表明,废石试样粒径分布完善,且各范围粒径之间应有一个合理的比例关系,使得试样通过发生较少的轴向应变达到稳定状态。试样分形特征表明,合理的级配系数n以及最大粒径D可以提高废石颗粒的破碎程度,并提高试样的抗压能力。确定了废石最佳粒径级配为n=0.4、D=30 mm。研究结果对废石干式充填具有一定指导意义。     

大厚度黄土湿陷性影响因素及评价方法探讨

影响黄土湿陷性的因素很多,包括土的初始含水率、干密度、孔隙比等指标,各因素对湿陷性的影响较为复杂.本文根据新建中兰铁路室内试验结果,分析了大厚度黄土湿陷性影响因素,得出了黄土自重湿陷系数与初始含水率、孔隙比、干密度、饱和度和液性指数具有较高的相关性,与塑性指数、压缩系数和压缩模量相关性较弱,通过SPSS软件建立了陇西地...     

溜井运输中悬拱产生的机理及解决对策

针对地下矿山溜井运输中悬拱导致溜井堵塞的问题,分析了悬拱现象产生的机理,认为矿岩颗粒之间的内摩擦力和细颗粒的黏结阻力的大小是溜井产生悬拱根本原因。溜井中矿岩的最大块度尺寸与溜井直径的匹配关系、黏结性粉矿含量、含水率的高低以及溜井直径的大小对悬拱的产生影响重大,矿岩下落时对溜井中物料的夯实和物料的重力压实作用增强了粗细颗粒之间的咬合力、内摩擦力和黏结力。从设计与使用管理两个方面提出了防止溜井悬拱产生的一系列措施,并给出了常见的溜井疏通方法。     

水分对突出煤相似材料力学特性及瓦斯解吸性能的影响

为探索水分对突出煤相似材料力学特性及瓦斯解吸性能的影响,选用粒径小于0.18 mm和0.18~0.25 mm、二者质量比为1∶1的煤粉作为骨料,水泥为黏结剂,水为溶解剂,在不同条件(成型压力、含水率)下压制突出煤相似材料。利用岩石三轴试验机、瓦斯放散初速度测定仪测定突出煤相似材料的单轴抗压强度及瓦斯放散初速度,获得了不同条件下突出煤相似材料单轴抗压强度和瓦斯放散初速度的变化规律。实验结果表明:当含水率为12%~20%时,配制出的突出煤相似材料单轴抗压强度随含水率的增大呈现先增大后减小的趋势;当含水率达到16%时,其单轴抗压强度达到最大值8.99 MPa;当含水率为20%时,成型压力越大,突出煤相似材料成型后密实度越大、脱模后的试件含水率越低,单轴抗压强度越大;突出煤相似材料的瓦斯放散初速度随含水率的增大而减小。     

孔隙比与红土物理力学参数的相关性

红土中的孔隙会影响其物理力学性质 ,孔隙比对其含水能力、可塑性、紧密程度有较大影响 ,孔隙比与含水量、比重、液塑限、压缩系数、凝聚力等指标呈线性正相关关系 ,与干密度、湿容重呈线性负相关关系 ,对含水状态、颗粒相互错动能力以及孔隙连通情况的直接影响较小     

煤矿塌陷区不同复垦材料土壤压实机理的研究

为研究煤矿塌陷区土地在不同的碾压程度下,建筑垃圾、粉煤灰和煤矸石3种填充材料对土壤颗粒组成的影响,探究土地复垦过程中土壤粒径变化的敏感粒径范围及与试验地块所受压力的相关性。试验模拟履带式推土机碾压力度,采用Winner2000激光颗粒仪量测各地块的土壤颗粒组成,通过SPSS做碾压力度与土壤颗粒组成的相关性分析。研究确定了3种填充材料压实强度与土壤颗粒组成的数量关系。研究结果表明：① 在粒径2.2~10.48 μm内,随着碾压次数的增加,试验地块的土壤颗粒含量百分比不断升高,且煤矸石填充地块变化最明显;② 经不同程度的碾压后,建筑垃圾、粉煤灰和煤矸石填充地块“物理性黏粒”总含量百分比的最大值分别为25.29%,26.66%和36.89%,煤矸石填充地块碾压1次后“物理性黏粒”含量百分比即为28.91%,高出对照耕地9.68%;③ 建筑垃圾、粉煤灰、煤矸石填充地块的土壤颗粒含量与压力相关性最强的粒径分别为4.83~10.48,4.83~5.86和4.83~5.86 μm,相关性系数分别为0.926,0.899和0.699。     

基于正交试验充填体力学性能及配比优化研究

针对矿山充填开采成本较高、尾砂和废石等固废处置困难等问题,以废石、尾砂为实验材料,通过正交试验法确定质量浓度、灰砂比及废石掺量对粗骨料胶结充填体流动性及力学性能的影响规律,并确定出合理的配比参数。结果表明：质量浓度、废石掺量及灰砂比均为充填料浆坍落度的显著性影响因素,其中质量浓度的影响最为关键;方差分析结果表明,质量浓度、灰砂比能够对充填体3d及28d抗压强度有显著性影响,而当废石掺量为5%~20%时,废石掺量对粗骨料充填体抗压强度无显著性影响;多元线性回归模型能够准确的反映出粗骨料胶结充填体抗压强度及坍落的变化规律,且构建三维可视化模型能够直观反映出质量浓度、灰砂比及废石掺量的复合作用对充填体性能的影响;基于建立的充填体配比参数寻优模型可得出一组合理的配比参数为：灰砂比为1:9.5,质量浓度为80%,废石掺量为20%。