寒区尾矿力学特性的环境响应试验

通过室内冻融循环后的直剪试验, 研究了不同次数冻融循环对寒区干堆尾矿物理力学特性的影响。在相同冻融循环条件下, 分别设置了开放和密封的试验环境以研究试样在不同冻融循环次数后的表面龟裂、含水率、抗剪强度、粘聚力和内摩擦角的环境响应。运用数学拟合函数获取了干堆尾矿力学特性对环境的响应关系。试验结果表明: 开放组试样表面在经历6次冻融循环后开始出现龟裂, 而密封组试样表面无明显变化; 开放组和密封组试样的含水率分别在12次和9次冻融循环后趋于稳定; 随着冻融循环次数的增加, 开放组试样的抗剪强度、粘聚力和内摩擦角均增大, 而密封组试样的抗剪强度、粘聚力和内摩擦角均减小。     

弱膨胀土干湿循环效应的研究

对经历不同干湿循环次数的膨胀土试样进行扫描电镜试验及核磁共振试验,对比研究了干湿循环后的裂隙、孔隙、抗剪强度。结果显示,随着循环次数的增加,膨胀土的组合结构发生改变;裂隙随循环次数的增加明显增多。孔隙随循环数次增加而变化,优势孔径大小与最大孔隙大小逐次增加;前两次循环时裂隙发育不完全,孔隙发生变化,抗剪强度降低幅度较大;第4次循环之后,抗剪强度幅度降低较小,但孔隙和裂隙发育幅度明显越来越大,其形貌特征也发生了较大改变。颗粒间的联结强度和土体形貌特征的改变,是引起强度衰减的重要因素。     

反复干湿循环对尾矿的力学特性影响研究

为研究尾矿的物理力学性质对尾矿坝的稳定性影响,以湖南省某铅锌矿作为研究对象,通过非饱和室内三轴剪切试验测试试样,经过多次吸湿—脱湿路径后的物理力学特性,研究干湿循环作用对尾矿的强度特性影响。试验结果表明:偏应力峰值随干湿循环次数的增加而减小,并于三次后基本趋于稳定;随干湿循环次数的增加,试样刚度软化现象加剧,应力-应变曲线由强化型转为平稳型;在经历多次干湿循环后试样土体会发生不可逆转的变化。     

干湿循环作用下不同围压尾砂的力学特性

为探究吸湿脱湿循环作用下湖南省某尾矿库尾砂在不同围压下力学行为的变化规律,对尾砂试样进行0~6次吸湿脱湿循环试验。在围压为100、200、300 kPa的情况下分别对特定的尾砂试样进行室内常规三轴试验,得到了尾砂试样的承载能力变化趋势、吸湿脱湿循环对尾砂试样黏聚力和内摩擦角的影响、孔隙水压力与剪缩剪胀之间的关联等力学特性。试验结果表明:随着吸湿脱湿循环次数的增加,尾砂试样强度逐渐减弱且初次吸湿脱湿循环后强度下降较明显;吸湿脱湿循环导致尾砂试样内摩擦角和黏聚力下降;孔隙水压力的变化趋势在一定程度上能反映试样的剪缩剪胀特性;吸湿脱湿循环和高围压作用对试样的剪胀特性均有一定的抑制作用。     

干湿循环对含蚀变带边坡稳定性影响研究

进行了不同干湿循环条件下尾矿库蚀变带岩石常规三轴试验, 计算得到了抗剪强度参数, 分析了其弱化程度; 采用精度较高的Morgenstern-Price法, 并引入抗剪强度参数的损伤变量, 建立含损伤变量的安全系数隐式表达式, 通过不平衡推力法求得岩体条块间的法向作用力, 多次迭代求得不同干湿循环条件下边坡稳定安全系数, 经历20次干湿循环后, 边坡稳定安全系数显著降低, 存在发生滑坡的潜在威胁。     

干湿循环对砂岩剪切特性影响试验研究

为了掌握干湿循环作用对岩石剪切特性的影响规律,以砂岩为研究对象,利用YZW50型微机控制电动应力式直剪仪对其开展干湿循环次数分别为1、5、10、15、20及30次共6种不同状态下的直剪试验。试验结果表明,砂岩抗剪参数具有明显的干湿循环效应,当干湿次数为30次时,黏聚力下降到7.31 MPa,内摩擦角减小为34.82°,与干湿循环1次相比,下降幅度分别高达37.31%和20.59%。同时,砂岩的剪切破坏特征也会随着干湿交替次数的增加产生较为显著的变化,即呈现出从脆性到塑性逐渐转化的趋势。研究成果为岩土工程的设计和稳定性评价提供了重要的理论和实际指导意义。     

某尾矿料的抗剪试验研究

抗剪强度是尾矿料重要的物理性质。通过对白稚山尾矿库尾矿料抗剪强度的试验研究,得到了该尾矿料的各种抗剪强度参数,总结了不同粒径、垂直压力、排水条件、固结条件下,尾矿料抗剪强度规律。     

降雨淋滤下废弃尾矿土重金属迁移及其与抗剪特性相关性研究

废弃尾矿在经过降雨淋滤作用后重金属含量会沿垂直剖面呈现出明显的规律性,对其抗剪强度也有较大的影响,探究它们之间的变化规律有较大理论和现实意义。以辽宁省辽阳县某铜铅锌共生废弃尾矿库为背景,在实验室配制与现场实际分层情况相符的尾矿土壤样品,通过自制的大型土柱分层装填,开展淋滤试验。分析分层土壤中重金属元素在不同降雨p H值、降雨强度、降雨历时综合影响下的垂向迁移特征基础上,通过直剪试验进一步探究淋滤作用对尾矿的抗剪强度的影响以及重金属污染物含量与抗剪特性之间的相关性。结果表明:(1)酸性降雨下,土壤中重金属Cu和Zn含量在0～20 cm深度显著降低,而碱性淋滤下含量稍有增大;随着p H值的增大土壤的抗剪强度总体是变小,内摩擦角逐渐变大、黏聚力逐渐变小;(2)同一土柱中,Cu、Pb和Zn浓度随分层深度增加逐渐减小;随降雨强度的增大而增大;淋滤作用能有效增大尾矿的抗剪强度;尾矿淋滤后的抗剪强度指标与降雨强度呈正相关;(3)分层土壤中Cu、Pb和Zn浓度随淋洗时间的增加,三者相比初始水平均有大幅度的减少,铅没有出现表层累积的情况;尾矿淋滤后的抗剪程度与降雨时长也呈正相关;但尾矿流量组的抗剪强度指...     

干燥-饱和循环作用下砂质泥岩抗剪性能劣化试验研究

西部生态脆弱矿区煤炭开采过程中的地下水资源保护与利用是实现该区域煤炭绿色开采的前提和必要条件。其中,保水开采与地下水库技术的广泛应用为解决煤水共采问题提供可能。本文以煤矿地下水库煤岩边界在水反复浸入条件下稳定性变化为研究背景,以神东矿区乌兰木伦矿3-1号煤层顶板砂质泥岩为研究对象,通过无损浸水试验获得试样的自然吸水性规律,获得试样含水率到达饱和状态的浸水时间。根据浸水时间,对试样进行干燥-饱和反复浸水,得到不同循环浸水试样含水率随浸水次数呈指数增加关系,而试样抗剪强度和浸水次数呈指数降低关系。黏聚力随浸水次数的增加呈下降趋势,而内摩擦角先增加后减小,表明材料的均一性以及破裂面的形态及裂隙发育的形态、尺寸、方向变化造成了内摩擦角增加,而后期循环浸水占主导因素,表现为内摩擦角减小。根据黏聚力、内摩擦角与干燥-饱和循环次数的关系,建立了基于干燥-饱和循环次数的Mohr-Coulomb准则。声发射计数曲线与剪应力曲线有较强的对应性,在试样破坏时刻声发射事件明显增加,对应声发射累计计数曲线的明显上升阶段。试样在破坏过程中以低RA值为主,破坏时刻对应高RA值,即试样破坏过程中的基础裂隙类型是张拉裂隙,破坏时刻对应明显的剪切裂隙。研究结果表明,地下水库边界煤岩柱在地下水库蓄水-抽水过程中,在浸水-失水作用下其强度发生显著变化,建议在构建地下水库时应考虑水作用引起的边界煤岩柱强度弱化作用。     

深厚回填土施工扰动水致劣化作用研究

水作为一种直接的施工扰动因素,对基坑边坡工程稳定性评估与分析有重要影响作用。本文主要针对深厚回填土,分别通过静三轴剪切试验对不同含水率下回填土的力学参数进行测定、模拟饱水-失水的环境采用直剪对不同循环次数下回填土进行试验,深入研究深厚回填土施工扰动水致劣化作用。研究结果表明：回填土黏聚力、内摩擦角以及抗剪强度均随着含水率增加而衰减,黏聚力、内摩擦角的衰减规律表现出线性再平缓趋势,而抗剪强度的衰减趋势逐渐变缓;回填土力学参数随干-湿循环次数增加而减小,特别是第一次时衰减程度最为显著,最后趋向于某一定值,劣化系数与循环次数之间服从负指数的函数关系。研究分析施工扰动中水致劣化对于填土的破坏机制,对基坑工程稳定性评估及灾害减缓具有一定的理论支撑作用。     

岩石节理峰前循环直剪试验颗粒流宏细观分析

利用二维颗粒流(PFC2D)程序较为完善地实现了考虑二阶起伏体岩石节理的峰前循环数值直剪试验,并分别从宏观和细观角度分析了节理峰前循环直剪试验中节理累积损伤特征与抗剪强度的变化规律。对比分析已有的室内试验成果,验证了计算方法的可靠性。研究表明:①随着岩石节理一阶起伏角、法向压力的增大,节理的破坏模式按爬坡—爬坡啃断—啃断趋势发展,且抗剪强度随着一阶起伏角、法向压力的增大总体上呈增大趋势。②低幅值的循环荷载对节理剪切强度的影响极为有限,甚至可以忽略,但随着循环加载幅值的增加,节理起伏体上裂纹的扩展贯通程度、裂纹的数量均显著增多,表明循环加载幅值的大小是决定节理起伏体累积损伤速度的关键因素。③节理裂纹数量随循环加载次数的增大而增加,且有增速的趋势,在循环加载次数增加到某个量级时,裂纹出现激增的现象,表明节理疲劳裂纹的扩展贯通有累积后突变的演变特征;不同破坏模式下,节理的峰值抗剪强度均随着循环加载次数的增加呈现出先增后减的变化趋势,表明有限次数的循环加载有利于增大节理的峰值抗剪强度,但循环加载最终会因节理的累积损伤造成其抗剪强度的劣化。研究结果丰富了室内试验成果,有助于进一步认识岩石节理在微震频发作用下的累积损伤与强度劣化规律。     

粉煤灰与煤矸石混凝土压剪强度试验研究与分析

通过普通混凝土试样、10%粉煤灰混凝土试样、20%粉煤灰混凝土试样和煤矸石混凝土试样进行28 d抗压强度和抗剪强度试验。试验结果表明:10%粉煤灰混凝土试样、20%粉煤灰混凝土试样和煤矸石混凝土试样相比于普通混凝土试样28 d抗压强度分别下降了45.25%、55.89%、17.11%;4种混凝土试样抗剪强度与剪切角关系分别采用线性拟合和指数拟合,普通混凝土试样、10%粉煤灰混凝土试样和20%粉煤灰混凝土试样抗剪强度随剪切角衰减变化符合指数模型,煤矸石混凝土抗剪强度随剪切角衰减变化符合线性模型。     

干湿循环作用下聚丙烯纤维对混凝土力学性能影响

为研究干湿循环作用对混凝土力学性能的影响,在混凝土中分别掺入质量分数为1%、2%、3%、4%的聚丙烯纤维来改善混凝土的弹性模量、抗压强度和抗折强度等力学性能。结果表明,在相同的循环次数下,随着纤维掺量的增加,混凝土的弹性模量、抗压强度和抗折强度逐渐增加,增加速率呈现先增加而后下降的趋势;在相同的纤维掺量下,混凝土的弹性模量、抗压强度和抗折强度随着干湿循环次数的增加而逐渐降低,下降速率随着循环次数的增加而增加。聚丙烯纤维对混凝土的耐干湿循环性能有着明显提高,其最佳掺量为2%。     

水化学作用及干湿循环对蚀变岩力学性质影响研究

以仓上露天矿坑边坡为研究对象,研究地下水溶液、露天矿坑水溶液以及矿坑水位升降引起的干湿循环作用对蚀变岩石力学性质的影响。现场采取地下水和矿坑水溶液,分析水中赋存的阴阳离子,并测得各溶液样本的pH值。通过配比不同水化学溶液及进行不同干湿循环作用下的岩石力学试验,探究水化学作用及干湿循环作用对仓上露天矿坑边坡岩石的力学特性损伤特征。结果表明:地下水溶液呈明显的酸性,同一酸性条件下,随着干湿循环次数的增大,蚀变岩的损伤程度逐渐变大,酸性增强加剧蚀变岩的损伤程度,酸性越强(pH越小),试件的强度降低幅度越大,干湿循环次数最大(n=20),在不同pH下(pH=2,4,7),试件强度降低幅度逐渐增大;酸性最强条件下(pH=2),随干湿循环次数下(n=1,5,8,15,20)增加,试件强度降低幅度也逐渐增大。水化学作用及干湿循环是影响蚀变岩力学特性的重要因素。根据对结果深入分析,建立岩石抗剪强度参数的损伤变量。研究成果为边坡工程的稳定性分析提供基础,具有较强的工程实践价值。     

硫酸盐侵蚀粉煤灰混凝土的耐久性试验研究

针对盐渍土地区隧道衬砌混凝土耐久性问题,在不同质量分数硫酸盐溶液的侵蚀下,改变干湿循环次数,对粉煤灰混凝土抗硫酸盐侵蚀的耐久性进行了深入研究。结果表明:干湿循环作用下,硫酸盐溶液侵蚀粉煤灰混凝土试件,试件强度先小幅度增长,然后逐渐衰减。其中,质量分数为10%的溶液侵蚀的试件,强度增长最为明显,可达到57.5 MPa;而动弹性模量则与干湿循环次数成反比,表现出循环次数越多,相对动弹性模量越低的特征。其中,质量分数为10%的溶液侵蚀的试件,动弹性模量下降的速率最快,试件动弹性模量从339 MPa下降到235 MPa。粉煤灰混凝土的抗硫酸盐耐久性在一般盐渍土地区都可以较好的保持其强度。     

干湿循环对全尾砂固结体强度的影响研究

为探究干湿循环对全尾砂固结体强度的影响规律,选取不同水泥掺量的固结体为研究对象,进行干湿循环处理后的单轴压缩与扫描电镜试验,研究了不同水泥掺量及养护龄期下的固结体强度变化规律,并对不同干湿循环次数及水泥掺量下固结体微观结构变化规律进行分析。结果表明：养护3d与7d的固结体试件,随干湿次数的增加,强度呈先增加,后降低趋势,养护28d固结体试件强度呈逐渐下降趋势;不同养护龄期下,水泥掺量越大,固结体干湿循环后强度下降幅度越低。随干湿循环次数的增加,固结体微观结构呈先密实,后稀疏松散趋势。     

环境侵蚀对混凝土结构力学损伤效应研究

为了研究酸性干湿循环作用对混凝土结构力学损伤影响,根据不同酸性环境（pH值为3、5、7）条件以及不同干湿循环次数（N=0、5、10、20、50）作用下,通过对混凝土试件进行质量损失测试以及抗压强度、抗折强度试验等,对酸性干湿循环作用引起混凝土结构力学损伤效应进行定量分析,研究结果表明:环境侵蚀对混凝土结构以及强度产生不可逆损伤,随着酸性干湿循环次数的增加,质量损失率最大达到9.30%、抗压、抗折强度最大增幅分别为13.58%、15.40%,最大减小幅度分别为9.55%、10.55%;混凝土抗压、抗折强度呈现分段变化,符合线性变化及指数变化规律;建立混凝土质量损失率、抗压强度以及抗折强度损伤演化方程,对环境侵蚀引起的混凝土结构力学损伤进行定量表征。     

水泥-BPSF改良尾矿型植生基材强度与微观机理

为解决矿山边坡生态修复所需天然土壤匮乏的问题,采用低碱水泥和甘蔗渣聚丙烯酰胺吸水树脂酸性肥料(Bagasse-PAM-SAP-Fertilizer,BPSF)作为改良剂对尾矿性质进行改良,制成了可用于矿山边坡生态修复的植生基材.通过L9(34)正交试验,对不同配比植生基材初期的试样进行剪切试验,以初期(3 d)抗剪强度为考核指标,通过极差分析确定基材的最优配比;对最优配比基材不同龄期的试样进行剪切试验,研究了养护龄期对基材抗剪强度的影响;通过薄片鉴定、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)试验,分析了水泥-BPSF协同改良尾矿型植生基材的抗剪强度特征与微观机理.结果表明,水泥和甘蔗渣掺量是影响基材强度最为显著的因素,基材初期的抗剪强度随着水泥和甘蔗渣掺量的增加而增大;随着龄期的增长,基材的内摩擦角达到峰值后开始降低,基材的破坏模式从初期的韧性破坏转变为脆性破坏;水泥-BPSF协同改良的尾矿型植生基材具备植物生长所需的类土壤结构和强度. 最优的基材配比为水泥12％、甘蔗渣4％、聚丙烯酰胺0.6％、吸水树脂0.15％、酸性化肥1.2％.     

含水率及粒径对煤的抗剪强度影响研究

为了研究不同粒径以及含水饱和度煤样的抗剪强度性质,通过直剪实验和理论分析发现:随着垂向应力σ的增大,抗剪强度τ随着增大;随着粒度的增大,内摩擦角ψ和抗剪强度τ呈现先减小后增大的趋势,内聚力C先增大后减小;随着含水率ω的增大,不同试样的抗剪强度τ和内聚力C出现先增大后减小的趋势,而内摩擦角ψ则是先增大后减小,到一定值以后又有所回升。     

干湿循环对弱膨胀性岩土工程边坡稳定性的影响

该文针对四个电力工程弱膨胀性岩土挖填方边坡失稳破坏案例,总结分析了弱膨胀性岩土工程边坡失稳破坏的特征及规律.通过总结归纳干湿循环对弱膨胀性岩土的裂隙发展及抗剪强度衰减的规律,分析了干湿循环对边坡稳定性的影响,提出了在弱膨胀性岩土工程边坡勘测设计及施工中,应考虑干湿循环的影响.