离子型稀土矿抗剪强度指标特征及影响因素

由于离子型稀土矿通常采用原地浸矿工艺,降低了矿岩的抗剪强度,从而诱发边坡失稳。利用固结不排水试验、不固结不排水试验和快剪试验,研究不同初始干密度、初始含水率和孔隙溶液类型下矿体抗剪强度指标的变化规律。结果表明：当初始含水率一定时,矿体的黏聚力与初始干密度呈正相关,内摩擦角随初始干密度变化不大;当初始干密度一定时,矿体的黏聚力与初始含水率呈负相关,内摩擦角随初始含水率增加略微增大;在不同初始干密度、含水率影响下C_cu和C′呈良好的线性关系;当初始干密度、含水率一定时,CU试验、UU试验与快剪试验的C、φ值大小关系分别为：C_q >C_uu >C_cu,φ_cu䥺Symbol{B@φ_q。研究结果为离子型稀土在无氨氮或少氨氮开采工艺中矿山边坡的稳定性评价提供一定的理论指导。     

极松软煤层抗剪强度的水敏性试验研究

为分析极松软煤层注水防止片帮的效果,研究了极松软煤层注水后抗剪强度的变化。基于非饱和土理论及直剪试验,采用极松软煤体重塑煤样,进行了一系列不同含水率及法向应力下不固结不排水直剪试验的研究,提出了以含水率为中心,以黏聚力和内摩擦角为主要指标的抗剪强度分析方法,采用试验和理论方法综合分析研究了含水率对极松软煤的抗剪强度的影响。研究结果表明:在低法向应力状态下,试样剪应力易发生软化现象,而在高法向应力状态下,试样易发生硬化现象;重塑煤样的黏聚力随含水率的增加先增大,达到最适含水率后(约17.64%),黏聚力随含水率的增加反而减小;含水率对重塑煤样的内摩擦角影响不明显,证实松软煤层注水防止片帮的工程控制技术是有效的。     

干湿循环作用下尾矿砂的抗剪强度试验研究

通过三轴固结不排水剪(CU)试验,得到尾矿试样分别经历1～6次干湿循环作用后的抗剪强度,分析探讨了干湿循环作用对尾矿试样抗剪强度的影响规律。结果表明:尾矿的有效粘聚力c′和有效内摩擦角"′在经历不同次数的干湿循环作用时,具有明显差异性,循环次数达到3次前,两者均有大幅度波动,3次之后略有下降趋势,但下降稳定在一定范围内,较为平缓。分析结果认为:尾矿在经历反复的吸湿-脱湿过程中,水的反复作用引起了试样内部颗粒间结构状态的变化,宏观上表现出在经历不同循环次数时抗剪强度的差异。     

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。     

不同堆置状态粗粒土剪切强度试验研究

为研究不同堆置条件下排土场粗粒土的力学响应规律, 开展了终排土体固结排水三轴压缩试验和在排土体快剪试验。研究结果表明, 土体固结排水三轴压缩应力-应变曲线呈现先弹性后屈服再弱硬化的规律, 体积-应变曲线有拐点, 低围压时先剪缩后剪胀, 高围压时以剪缩为主。在排土体快剪试验具有峰值强度, 100~400 kPa时, 峰值强度出现在剪切位移20%~30%之间, 且剪应力-位移曲线呈弱化趋势; 600~1 200 kPa时, 峰值强度出现在剪切位移30%~40%, 随剪切位移增加, 土体抗剪强度基本保持恒定或略有增大。不同堆置状态排土体抗剪强度参数取值各不相同。     

含水率对排土场黏土抗剪强度参数的影响

为得到排土场非饱和黏土强度计算公式,在常规三轴仪上对不同含水率的原状土和重塑土进行不固结不排水(UU)试验,分析强度参数黏聚力和内摩擦角与含水率之间的关系。结合试验结果,得到了非饱和黏土的抗剪强度计算公式。实际工程应用中,测得土样的含水率,可以计算得出非饱和土的抗剪强度。     

大孤山尾矿细砂力学性质试验研究

大孤山尾矿细砂的固结试验表明静止侧压力系数K0为0.23。应用三轴剪切渗透试验仪,对大孤山尾矿细砂进行了不同应力路径和固结度下的三轴压缩试验。通过3种不同主应力比下的固结不排水试验,获得了主应力比对尾矿细砂变形特性的影响。具体体现为在主应力比较小时,试样易发生变形突变导致破坏;不同的主应力比所反映的抗剪强度区别较大。不同固结度下的固结不排水试验结果表明:应力差峰值随固结度的增加呈先增加后减少的变化过程;固结后内摩擦角变小,但不同固结度的内摩擦角变化较小,随着固结度的增加,该尾矿细砂的黏聚力逐渐降低,这与细砂内孔隙水的含量减少有关。     

基于二元介质模型的高应力结构性黄土强度准则

结构性黄土的力学性能、工程特性与重塑土有显著区别,特别是在高应力作用下黄土的结构性对抗剪强度的发挥有显著影响。因此基于陕北某高填方工程黄土地基,对原状黄土与重塑黄土进行了室内高围压固结排水三轴试验。通过分析原状与重塑黄土的应力应变曲线和偏应力差值曲线,研究了结构性黄土的强度变化机理,结果表明黄土在低围压下结构性强度迅速发挥,并随着围压的增大、胶结物质持续破坏,内摩阻力发挥开始逐渐增强;基于结构性岩土材料破损机理的二元介质模型,通过引入抗剪贡献率ξv,修正并建立了高应力下结构性黄土的抗剪强度准则;并与试验结果进行对比,表明该强度准则能够一定程度上反映出结构性黄土在不同围压作用下粘聚分量与摩擦分量分步发挥的内在机理。     

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。     

煤矿软岩抗剪强度参数与含水量关系试验研究

通过对原状试样和重塑试样的直接剪切试验来研究抗剪强度及其参数与含水量的关系。研究发现:原状试样中,随着含水量的增加,抗剪强度呈指数下降;黏聚力和内摩擦角与含水量的关系可以用指数函数描述。重塑试样中,含水量对黏聚力的影响比内摩擦角显著。黏聚力随含水量的增加呈先增大后减小的趋势,内摩擦角随含水量的增加呈不稳定波动。研究结论在某露天煤矿东帮软岩边坡工程治理中得到了应用。     

塑料含量对MSW强度特性影响及边坡稳定性分析

参考国内典型垃圾填埋场中城市固体废弃物主要成分,通过人工配制垃圾土样（MSW）,利用GDS三轴仪开展固结排水剪切试验,研究了不同塑料含量对垃圾土样强度特性的影响。试验结果表明,不同塑料含量垃圾土试样的应力—应变曲线全部呈现应变—硬化特性。随着塑料含量的增加,垃圾土的强度减小;垃圾土中塑料含量的增加对垃圾土试样黏聚力影响较为显著,表现为塑料含量增加,垃圾土的黏聚力呈明显的下降趋势,而对其内摩擦角的影响并不明显。同时,基于Geo-slope软件采用Morgenstern-Price方法开展了填埋场边坡稳定性分析,计算结果表明,垃圾土的塑料含量、渗滤液水位过高以及垃圾土自身抗剪强度较低,都会直接降低垃圾填埋场的安全系数以及稳定性,增加填埋场失稳的风险。     

安太堡露天煤矿排土场基底黄土力学特性试验研究

为了研究黄土基底排土场破坏机理,对安太堡露天矿排土场基底黄土进行了孔隙压力消散（围压分别为100,200,300和400 kPa）、固结不排水剪（不同围压、三轴或剪切强度）和含水量力学特性试验研究,结果表明：基底黄土孔隙水压力消散度随围压的增大而减小,消散系数随含水量的增大而增大,且呈现低围压脆化破坏现象,土体剪切强度随着含水量的增加而大幅度下降。该试验成果在安太堡矿南排、西排,准格尔黑岱沟矿北排、西排及外排等排土场边坡治理中得到了合理有效地应用,并产生了良好的经济效益和社会效益。     

滑带土临界状态线及其在滑坡失稳预测中的应用

滑坡失稳预测一直是滑坡研究的重点和难点，而水又是绝大多数滑坡在自然条件下致滑的关键因素，特别是在黄土地区，由于黄土的水敏性很强素有“十坡九水”之说。临界状态线可以直观揭示滑坡发生时滑带土的临界应力状态，因此，通过研究滑带土含水率与临界状态线的定量关系，可以判断滑带土是否破坏，对滑坡的预测提供依据。为进一步研究黄土滑坡预测的方法，提出了应用滑带土的临界状态线来预测，首先以正城滑坡滑带土为研究对象，开展了不同含水率下的固结不排水三轴试验(CU试验)研究，得到各个含水率下的临界状态线，并以抗剪强度参数为桥梁，推导出土的临界状态线与对应含水率之间的相关关系。试验结果表明：滑带土的临界状态线在不同的含水率下表现为参数为不同的斜直线，其截距和斜率与抗剪强度参数有关，水通过影响滑带土的抗剪强度参数决定着滑带土的临界状态，在含水率为15.28%之后，含水率高的滑带土临界状态线更靠近下方；黏聚力c随含水率先增大后减小，最大值为134.72 kPa;内摩擦角φ则随含水率增大呈降低趋势，而且c对水的敏感度更高。最后，利用柳林县贺西滑坡的勘察资料及经验数据，说明了临界状态线在预测滑坡失稳中的可行性，并得出滑坡...     

饱和软土K_0固结下三轴固结不排水剪试验分析

为了分析K_0固结与有效自重压力等压预固结饱和软土三轴固结不排水剪强度指标的不同,选用南京长江漫滩饱和软土,采用应力—应变式三轴仪进行了K_0固结和有效自重压力等压预固结下三轴固结不排水剪试验。试验表明K_0固结(cu)试验应力—应变关系没有峰值出现,主应力差(σ_1-σ_3)随着侧向固结应力(σc)的增加而缓慢增加;与有效自重压力等压预固结不排水总应力强度指标相比,K_0固结下粘聚力(c)值小而内摩擦角(φ)值大;现场原位十字板试验结果与K_0固结下三轴固结不排水剪指标相符。     

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。     

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。     

高温对弱黏结中砂岩物理力学性质的影响

基于弱黏结中砂岩经历400~1 000℃高温后进行物理力学参数测试,分析了高温后弱黏结中砂岩的物理力学参数与温度、围压的关系。结果表明:经历400℃以内高温对试样体积、质量和波速影响很小,超过400℃以后试样体膨胀率、烧失率随温度升高单调增加,波速随温度升高单调降低,经历400和800℃高温后试样的变形参数明显高于自然状态(25℃)单轴试验值,高温后试样的弹性模量和变形模量大幅度降低,极限应变随温度升高单调增加。试样的弹性模量、变形模量和峰值强度与围压呈正相关,试样峰值强度与围压符合Coulomb强度准则。经历800℃以内高温对试样黏聚力的影响不大,超过800℃以后黏聚力急剧降低。高温后试样的内摩擦角与温度呈正相关;经历1 000℃以内高温对弱黏结中砂岩具有强化作用,但超过800℃对试样材料强度有所弱化。Mohr-Coulomb预测理论破坏角与试验破坏角大致相当,试样的试验破坏角与围压呈负相关。     

原状黄土节理抗剪强度试验研究

黄土节理的剪切强度特性对于含节理黄土工程的稳定性有重要影响,为此在大量野外调研的基础上,采集典型黄土节理土样,首先对不同节理表面形态进行分类以制备试样,然后采用室内直剪试验研究了含水量对黄土节理剪切强度参数的影响规律,并与室内大型直剪试验对比,研究尺寸效应对剪切强度的影响,最后依据试验结果研究了节理剪切应力-位移规律。研究表明:黄土节理的抗剪强度关系符合摩尔-库伦准则,且黏聚力可忽略不计;随含水量的增加,黄土节理峰值内摩擦角最初的变化幅度较小,当大于某个含水量值时,峰值内摩擦角减小幅度变大,其变化规律可用指数形式进行描述;试样尺寸主要影响节理面起伏度对剪切强度的贡献,尺寸越大,其剪切强度也越大;其剪切应力-位移曲线属非线性屈服剪切型曲线,并构建了本构模型,对初始剪切刚度研究发现其随含水量增加减小,随正应力增加呈线性增加。     

煤矸石粉改良膨胀土抗剪强度机理分析

为提高煤矸石利用率及解决公路工程选用膨胀土时需对其进行改良的问题,论文将煤矸石粉作为膨胀土的改良剂,通过室内直剪试验,对比分析掺4%、8%、12%煤矸石粉对膨胀土抗剪强度的影响,并通过煤矸石浸泡液pH值及X射线衍射分析了改良机理。结果表明:抗剪强度的增加主要是由于黏聚力的增加,改良机理为煤矸石稳定后的浸泡液pH值在3.8~5.8之间,溶液为酸性,导致膨胀土的含水率降低,黏聚力增大,且XRD衍射图谱中经过经浸泡过后的煤矸石的衍射强度减小,证明其发生了一系列化学反应,析出的物质可与膨胀土胶结或发生离子交换反应提高了黏聚力,从而增加了膨胀土的抗剪强度。     

矿物成分对土力学特性影响的试验研究

利用TSZ-2型三轴仪对不同含水率及不同百分比含量的膨润土、高岭土以及石英粉等所制成的人工土样进行了三轴剪切试验,获得了矿物成分及其含量、围压、含水率等因素对土力学性质的影响。结果表明:当膨润土的含量≤25%时,土的抗剪强度随膨润土含量的增加而提高,含量25%时,土的抗剪强度随膨润土含量的增加而降低;当试样中高岭土含量≤37.5%时,土的抗剪强度随高岭土含量的增加而降低,含量37.5%时,情况则相反;在其他条件相同的情况下,随着试样中石英粉含量的增加,土的抗剪强度明显降低。矿物成分的含量对土抗剪强度的影响规律与土的含水率及围压均无关。土中粘性矿物成分增加,土的抗剪强度提高;对于矿物成分含量相同的试样,土的抗剪强度随含水率的增加而降低。