尾矿粉砂动孔隙水压力特性试验研究

通过对赣南地区某尾矿库的尾矿粉砂进行GDS动三轴试验,探讨了相对密实度、围压、固结比对尾矿粉砂孔隙水压力特性的影响。试验结果表明:饱和尾矿粉砂动孔压比随相对密实度和围压的增加而减缓,相对密实度和围压越大,饱和尾矿粉砂振动液化需要的振次越多,其抗液化能力越强;固结比对尾矿粉砂孔压比影响显著,液化孔压比随固结比的增大而减小。分析试验结果发现:尾矿粉砂孔压增长特性可用双曲线模型进行拟合且拟合效果较好,具有较好的工程实践意义。     

幅值对尾粉砂强度特性的影响

对福建某尾粉砂进行了动三轴试验,采用应变控制,研究幅值对尾粉砂液化特性和强度的影响,结果表明:偏应力随着振次的增加而降低,其降幅随幅值的增大而增大,幅值在0.05~0.2mm,孔压均达不到有效围压;最大幅值为0.4mm时,孔压比为0.6~0.7,且偏应力曲线趋于0,试样出现初始液化,且初始液化的试样仍然具有一定抗剪强度;尾粉砂振动后的强度均比未经历振动的不排水强度低;尾粉砂不排水抗剪强度随着幅值的增加而降低,黏聚力也逐渐降低,剪切过程试样的破坏形式由剪切破坏发展为鼓胀破坏,幅值越大裂纹出现时间越早。研究认为,福建某尾粉砂呈现这样的结果与振动造成的孔压特性及试样颗粒结构成分有关。     

饱和原状黄土的液化及其影响因素的试验研究

用固结不排水方式对饱和原状黄土进行动三轴试验，分析了不同的有效围压、循环应力比、加荷频率、饱和度及超固结比对饱和黄土液化的影响。文献[2]认为黄土孔压因受到制约达不到围压，因而也达不到初始液化，试验表明，黄土可以达到初始液化，所以初始液化还是可以作为液化判别标准，研究还表明随着饱和度的减小，频率、超固结比的增大，饱和黄土的动强度有所提高。     

尾矿砂的动模量和阻尼比特性试验研究

尾矿砂的动模量和阻尼比特性对尾矿库的地震反应分析具有重要作用。通过对某中线法铜矿尾矿库的尾粉砂、尾细砂和尾中砂开展共振柱试验,系统地研究了三种尾矿砂的动剪切模量和阻尼比特性,并与相同密实度下的石英标准砂进行比较。试验结果表明：相同围压下,尾粉砂的动剪切模量最小,阻尼比最大;石英砂的动剪切模量最大,阻尼比最小;尾细砂的动剪切模量比尾中砂的略大,阻尼比比尾中砂的略小。此外,还得到了各围压下三种尾矿砂的动模量和阻尼比衰减曲线,回归拟合出了Hardin-Drnevich模型参数。     

磷矿浮选细粒尾矿的动力特性试验

通过对磷矿浮选细粒尾矿进行共振柱和动三轴试验,研究了其在周期荷载作用下的动力特性,包括剪切模量、阻尼比、抗液化剪应力和动孔隙水压力的变化规律。结果表明:初始剪切模量与平均固结应力的大小在对数坐标中呈正比、线性关系;阻尼比受平均固结应力影响小;抗液化剪应力受固结应力比、围压和振次影响明显,液化剪应力比与振次的对数呈线性关系,并随着振次的增加而减小;动孔隙水压力比与振次的对数同样呈线性关系,并随着振次的增加而明显变大。     

固结比对饱和粉土液化影响的初步探讨

通过DDS-70微机控制电磁式振动三轴仪，对不同固结比，不同围压下的重塑粉土试样进行动力试验与分析，探讨饱和粉土抗液化性能随固结比、围压的变化规律，以加深对粉土的液化特性的进一步认识。     

尾矿砂不同频率动三轴试验研究

使用预夯实的方法可以使松散尾矿砂预先发生液化,液化后的砂土颗粒重新排列变得更加密实,当地震来临时,密实的砂土不易发生液化。为了研究频率对尾矿砂动力液化特性的影响,通过三轴试验,选取不同的振动频率,使其发生液化,研究了振动频率和固结比对动强度以及孔压上升规律的影响。结果表明,尾矿砂的液化强度会随着频率的降低而提高,动孔隙水压力的增长速率则会随着频率的增加而增加。另外,在相同动应力水平和振次条件下,增大固结应力比,在一定频率范围内也会提高动强度。     

饱和钨钼尾砂剪切变形特性与稳态特性试验研究

通过对某矿山的饱和钨钼尾砂进行等向固结排水三轴剪切试验,研究了不同相对密实度和围压下钨钼尾砂的剪切变形特性及稳态强度特性。试验结果表明:在有效围压为100kPa下,相对密实度为30%的松散尾砂表现出应变硬化和剪缩特性;相对密实度为70%的密实尾砂表现出应变软化和先剪缩后剪胀性质。在有效围压为400kPa下,密实尾砂的变形特性趋近于松散尾砂的变形特性,密实尾砂的剪胀性完全消失,表现为剪缩特性。相同初始相对密实度下,尾砂的峰值强度随着围压的增加而增加。不同相对密实度的尾砂在相同围压下进行排水剪切,试样会达到统一的稳态强度。饱和尾砂稳态强度与相对密实度和围压无关,表明稳态是土体的固有属性,得到了唯一的稳态线,并求出了钨钼尾砂稳态内摩擦角。     

考虑加载频率与循环应力比影响下的饱和尾粉砂变形特性研究

细粒化高堆尾矿库受地震作用影响,其潜在安全隐患突出。为了解加载频率和循环应力比对饱和尾粉砂变形特性的影响,针对西南地区某尾矿库的深埋尾粉砂开展了一系列不同加载频率及循环应力比的动三轴试验。系统地研究了不同加载频率与循环应力比对饱和尾粉砂累积塑形变形的影响,并从滞回曲线的形态特征(整体倾斜程度k、宽窄程度α、面积S、不闭合程度ε)重点分析了加载频率与循环应力比对饱和尾粉砂变形特性的影响。试验结果表明：变形呈反“L”型破坏,存在累积塑形应变转折点;随着循环振次的增加,k、α逐渐减小,S、ε逐渐增加,即刚度和黏滞性越来越小、耗散的能量和塑性应变越来越大,而加载频率和循环应力比均会影响这一过程。     

饱和细砂的动力反应及其中的弹性体波

该文通过室内试验揭示了饱和细砂在动荷载作用下的液化—析水—再固结动力反应过程 ,试验测得的超静孔隙水压力—时间关系曲线定量地反映了超静孔隙水压力的产生、发展和消散规律。试验结果和理论分析表明 ,动荷载作用下饱和细砂中存在着三种弹性体波———第一压缩波 (P1 波 )、第二压缩波 (P2 波 )和剪切波 (S波 )。     

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。     

饱和尾矿稳态特性研究

饱和尾矿的稳态强度和变形特性是尾矿坝能否发生流滑破坏的关键因素,通过试验充分了解尾矿的稳态特性是尾矿坝稳定性评价的重要内容。以江西九江某尾矿坝体的尾矿为对象,进行三轴固结不排水剪切试验,研究饱和尾矿的稳态特性。结果表明：饱和松散尾矿的三轴固结不排水剪切曲线具有明显的软化特性,曲线软化程度随围压的增大而减小,同一围压下孔隙比越小软化现象越不明显。根据试验结果建立尾矿的稳态线,论证了稳态是尾矿的固有属性,即稳态线具有唯一性。指出稳态内摩擦角是尾矿变形最终可动用的有效内摩擦角,并求出尾矿稳态内摩擦角。     

常规三轴加载下尾砂胶结充填体的力学特性及能量变化特征

基于室内常规三轴压缩试验,结合能量耗散原理,系统研究了质量浓度及围压的变化对尾砂胶结充填体力学性能及能量演化特征的影响规律。结果表明：三轴加载下,尾砂胶结充填体的变形破坏均经历了微孔隙、裂隙压密阶段(OA)、线弹性变形阶段(AB)、屈服阶段(BC)及应变硬化阶段(CD);充填体的峰值应力随着质量浓度或围压的增加而不断增大,其中一次函数能够很好的表达围压与峰值应力间的关系;充填体的残余应力及弹性模量随着围压的增大基本遵循一次函数和指数函数递增规律,且质量浓度的增加也有利于提高充填体的残余应力及弹性模量;充填体的裂纹分布密度均随着质量浓度或围压的增加而降低,说明围压或质量浓度的提高均能够有效的提高充填体的抗变形破坏能力;三轴加载下,充填体的总能量、弹性应变能及耗散能均随着围压或质量浓度的增加而增大,并且围压与各能量间的关系符合二次函数模型。     

尾矿坝地震破坏机制探讨

通过对尾矿坝潜在滑动体的受力分析,考虑饱和尾矿动孔隙水压力和填筑期对坝体稳定性的影响,推导了尾矿坝地震时和地震停止时安全系数的计算式,探讨了动孔隙水压力对坝体地震时工作状态的影响。分析表明,地震作用下坝体工作状态主要受控于尾矿强度的降低和坝体惯性效应2方面;屈服地震系数显著地受到动孔隙水压力累积的影响,即随着振次的增加,坝体屈服地震系数越来越小。引入一个临界内摩擦角值来区分尾矿坝的最终破坏模式,即流动型破坏和滑动型破坏,并分别对2种模式的破坏机制及破坏过程进行了探讨。     

三类铜尾矿压缩固结系数试验研究

尾矿库的沉降变形对其安危影响极大,而固结系数是饱和土孔压消散速率和土的沉降与时间关系的关键性参数。本文选取四川凉山矿业拉拉铜矿排放到小打鹅尾矿库的铜尾矿为试样,利用固结仪和改造的三轴仪,针对三种铜尾矿的固结系数及其变化规律进行了试验研究与理论分析。结果显示,三种铜尾矿的固结系数受固结压力影响的变化规律基本一致,随着固结压力的增大,固结系数先增加,且增速较快,达到峰值后再下降,下降速率越来越小,最后都趋于一个稳定值。随着尾矿颗粒粒径的变小,固结系数峰值也会变小,达到峰值时所对应的固结压力则呈增大趋势。铜尾矿的渗透系数与孔隙比之间呈指数函数关系。其固结系数随固结应力变化的关系式为 。     

一维动静组合加载下多角度耦合充填体力学特性研究

为探讨爆破扰动作用下充填矿柱的失稳破坏模式及动力学特性，以尾砂胶结充填体为研究对象，选取3个轴压水平，开展不同传递路径、应变率下SHPB冲击试验。研究表明：①相同轴压下，充填体动态抗压强度随应变率增大而增大，相近应变率下，充填体动态抗压强度随所施轴压梯度的增大呈现出先增大后减小趋势，当轴压为静载强度40%时达到最大动态抗压强度；②动静组合加载下充填体应力—应变曲线主要分为弹性阶段、屈服阶段及破坏阶段，弹性模量随轴压的增大呈先增大后减小趋势；③轴压作用下，充填体破坏模式为剪切破坏，冲击波经不同传递路径或不同角度传递至充填体时，破坏模式仍为剪切破坏，无轴压作用时，充填体破坏模式为劈裂拉伸破坏。④利用ANSYS/LS-DYNA模拟动静组合加载下充填体冲击过程，得到冲击波直接或经花岗岩间接作用于充填体时，最大应力峰值出现时刻基本相同，应力大小差异较大，在充填体内应力波衰减量为20%，经花岗岩间接作用于充填体时应力波衰减量为29%。     

逐级堆排尾矿泥浆排水固结规律试验

设置竖向排水体可有效加快湿堆尾矿泥浆排水固结,提高土体稳定性。为研究排水体作用下逐级堆排尾矿泥浆排水固结规律,通过模型试验对其排水固结过程进行了模拟。试验结果表明:各层孔隙水压力与沉降在土体排水固结过程中变化并不完全同步,应力变化滞后于应变变化;停排期第35 d后孔隙水压力值降幅明显减小,由外加水头下自由水渗流转变为孔隙水渗流;进一步将逐级堆排尾矿排水过程分为沉降絮凝、絮凝压缩、絮体压缩固结、覆水自重固结阶段及自重压缩固结5个阶段;建立了排水体作用下尾矿孔隙渗流模型,并根据该模型计算排水体不同堆积高度最大影响半径,最大影响半径随尾矿的固结程度的提高而逐渐变小,第35 d后0.5 m及1.0 m堆积高度影响半径分别降低至约1.7 m及2.2 m。     

不同围压作用下煤-岩组合体破坏行为及强度特征

通过MTS815试验机对钱家营矿煤-岩组合体进行常规三轴压缩试验。研究表明:围压作用下煤-岩组合体压密阶段较短,具有明显的线弹性及塑性屈服阶段,且随着围压的增大,峰后延性特征明显;根据峰值应变、弹性模量、破断角、强度的变化规律,10~15 MPa为组合体变形减缓的临界区间;煤样破坏主要以单斜面剪切破坏为主,并且个别岩体部分产生与煤样一致的剪切面,破断角处于14.1°~38.8°,均值为26.84°与理论破断角28.31°相差不大;随着围压的增大,残余强度有增高趋势,岩石强度衰减系数与之相反。围压从0~5 MPa,强度衰减系数降幅最大,体现出对围压的敏感性,随后围压继续升高,强度衰减系数呈线性递减;利用Hoek-Brown和广义HoekBrown准则对煤-岩组合体强度进行分析,讨论了适用于煤-岩组合体的参数m,s值。