近北庄铁矿采空区影响下露天边坡稳定性分析

针对近北庄铁矿露天采场边坡不同程度的变形开裂破坏、地表沉降等失稳现象,在实地勘察基础上,考虑到地下采空区等相关因素影响,应用不平衡推力法计算及有限元法对露天边坡进行数值模拟,通过分析应力场与变形场的分布对边坡变形特征展开研究,结果显示,主要由地下采空区顶板塌陷变形导致坡体不断沉降、滑塌,引发坡体整体失稳。坡体安全系数低于其安全储备系数1.10,有滑坡可能性。     

一维动静组合加载下充填体动力学性质试验研究

充填采矿法二步回采时，充填体矿柱不可避免地受到爆破振动的扰动。开展对其动力学特性的研究对实现二步矿柱安全高效回采具有重要的理论意义和工程价值。以尾砂胶结充填体为研究对象，选取不同轴压水平，开展不同应变率的SHPB动载单轴冲击试验，对一维动静组合加载下充填体的动静组合加载强度、变形特性、能量传递规律和破坏模式进行了分析。研究表明：①在应变率近似相同的情况下，充填体试样的动态强度会随着轴向载荷的施加而呈现先增大后减小的趋势，而在轴向载荷相同的情况下，充填体试样的动态强度随着应变率的增加而增加，两者显现了较强的相关性；②充填体试样冲击试验应力—应变曲线主要分为3个阶段：弹性阶段、屈服阶段和破坏阶段，没有明显体现出压密阶段，并且充填体试样在低应变率条件下并不敏感；③吸收能随入射能的增加，整体呈现增加趋势，但是增加幅度略有降低，单位体积吸收能随应变率的增加而逐渐增加，透射能的增量随入射能的增加逐渐减小；④常规SHPB情况下，充填体试样的破坏模式为拉伸破坏，组合加载条件下，充填体试样的破坏模式主要为压剪破坏。     

一维动静组合加载下充填体动力学性质试验研究

充填采矿法二步回采时，充填体矿柱不可避免地受到爆破振动的扰动。开展对其动力学特性的研究对实现二步矿柱安全高效回采具有重要的理论意义和工程价值。以尾砂胶结充填体为研究对象，选取不同轴压水平，开展不同应变率的SHPB动载单轴冲击试验，对一维动静组合加载下充填体的动静组合加载强度、变形特性、能量传递规律和破坏模式进行了分析。研究表明：①在应变率近似相同的情况下，充填体试样的动态强度会随着轴向载荷的施加而呈现先增大后减小的趋势，而在轴向载荷相同的情况下，充填体试样的动态强度随着应变率的增加而增加，两者显现了较强的相关性；②充填体试样冲击试验应力-应变曲线主要分为3个阶段：弹性阶段、屈服阶段和破坏阶段，没有明显体现出压密阶段，并且充填体试样在低应变率条件下并不敏感；③吸收能随入射能的增加，整体呈现增加趋势，但是增加幅度略有降低，单位体积吸收能随应变率的增加而逐渐增加，透射能的增量随入射能的增加逐渐减小；④常规SHPB情况下，充填体试样的破坏模式为拉伸破坏，组合加载条件下，充填体试样的破坏模式主要为压剪破坏。     

原状铁尾矿砂工程性质研究

细粒含量是影响尾矿砂的工程性质的重要因素,目前的研究成果均主要集中于特定粒径范围的细砂含量对砂土强度特征的影响,对原状尾矿砂的工程性质研究较少。为了研究原状尾矿砂的空间级配特征、孔隙比变化特征、渗透特性和力学性质,通过现场钻孔取样、筛分试验、常规物性试验、渗透试验、快剪试验和不排水三轴试验,确定了0.075 mm以下细粒含量对上述性质的影响。研究表明:0.075 mm以下细粒含量随钻孔深度与距子坝距离增加而升高,且和分维值之间具有较高的相关性;30%左右的0.075 mm以下细粒含量是原状尾矿砂工程性质的分界点。当0.075 mm以下细粒含量小于30%时,随着细粒含量的增加,孔隙比减小,黏聚力增大,内摩擦角减小,渗透系数快速减小;当0.075 mm以下细粒含量大于30%时,随着细粒含量的增加,孔隙比增大,黏聚力减小,渗透系数缓慢减小。同时,随着细粒含量的增加,水平渗透系数与垂直渗透系数差值逐渐减小。0.075 mm以下细粒含量的增加,是引起尾矿砂工程性质发生变化的主要原因,其临界值在0.075 mm以下细粒含量30%左右。在尾矿坝建造过程中,控制0.075 mm以下细粒含量在30%左右,有利于尾矿坝稳定。