含砂率和含水率对人工冻土单轴抗压强度的影响

取自甘肃溏家河井筒的砂质粘土,配制NaCl含量为1%,含水率、含砂率不同的试样。研究了-15℃条件下含砂率和含水率对于砂土单轴强度的影响。结果表明:随着含水率的增加,砂土的单轴强度先增大,到达峰值后开始减小;随着含砂率的增加,砂土的单轴强度减小,较低含水率试样的单轴强度减幅大于较高含水率的,在含水率为10%时减幅为74.4%,在含水率为20%时减幅为56.6%。通过定义单轴强度影响因子,得出含砂率是影响人工冻结砂土的单轴强度的主要因素、含水率是次要因素的结论。     

冻融循环和含水率对砂岩单轴抗压强度的影响

为研究冻融循环条件下含水率对深部砂岩强度的影响,采用WDT-100试验机进行了在不同含水率下砂岩经历0,3,6,10,20,40次冻融循环后的单轴抗压试验。试验结果表明:相同冻融循环次数下,随着含水率的增大,砂岩单轴抗压强度近似成线性减小的趋势,经历20次冻融循环后单轴强度减幅高达42%;相同含水率下,随着冻融循环次数的增多,砂岩单轴抗压强度呈幂函数减小的趋势,最后趋于稳定;通过定义单轴强度影响系数得出冻融循环次数是影响砂岩单轴抗压强度的主要因素,含水率为次要因素。     

不同配合比二灰土最佳力学指标的试验研究

复合路基由不同材料合成,而不同材料的配合比以及含水量变化将影响到此类路基的质量。采用室内抗剪强度试验,定量揭示了不同配合比及含水量对抗剪强度指标(c、φ)的影响,并对其机理进行了探讨,为灰土路基填筑配料的设计与施工提供参考依据。     

含水率对煤冻黏强度的影响

煤炭是我国重要的基础能源,而由于滚筒冻黏引起的胶带撕裂、矿车冻黏引起的煤炭回运等问题严重制约了冬季煤矿的安全和高效生产。水作为煤冻结条件的必要因素,对煤的冻黏强度具有重要影响。通过自行设计的冻黏强度测试装置,在温度为-30 ℃和冷冻时间为3 h的条件下,分别测试了6种不同材料与干基含水率10%~60%煤泥的冻黏特性。实验研究表明,煤的含水率控制在10%以下为宜,此时冻黏强度几乎为0,随着含水率的逐渐升高煤的冻黏强度逐渐增大,当含水率为40%左右时,达到最大值,随着含水率继续增加,煤的冻黏强度反而出现下降。实验结果还表明,普板(Q235)等亲水性金属材料的冻黏强度对煤的含水率比较敏感,而PTFE等疏水性材料的冻黏强度几乎不受含水率影响。PTFE这类材料这种优良特性在高寒地区煤炭运输领域表现了广泛的应用前景,值得进一步深入研究。     

加筋粉煤灰的平面应变试验研究

为探求加筋层数、含水率、围压对粉煤灰变形强度的影响,在不同含水率、不同围压条件下,采用PY-10型平面应变仪对不同加筋层数的粉煤灰进行平面应变试验,研究其应力-应变曲线、抗剪强度的变化规律。试验结果表明:在不同加筋层数、不同围压、不同含水率条件下,粉煤灰的应力-应变关系曲线为硬化型;随着加筋层数的增加,或含水率的降低,或围压的增大,粉煤灰的应力-应变关系曲线有着不同程度的提高;增加加筋层数、增大围压、降低含水率,可有效减小粉煤灰的变形,提高其结构强度。     

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。     

采场残坡积土抗剪强度及边坡时效稳定性研究

在露天采场边坡后期运行维护中,经过长期的露天开采,形成较大的深凹边坡,原先的岩体逐渐风化为 土石料,堆积在边坡上,形成一定厚度的残坡积土层。 残坡积土层在宏观时间上表现为欠固结土,强度较弱,易受外界 因素影响,其中雨水侵蚀影响较为严重。 本次研究以永平铜矿东帮采场边坡的残坡积土不同含水率为主要因素,分 别在不同月份时间上采集土样,在不同的含水率时,得出其抗剪强度。 然后根据不同季节的抗剪强度,分别研究残坡 积土层边坡的时效稳定性。 研究得出:残坡积土的抗剪强度随含水率的增加而降低;边坡稳定性因强度不同,时效规 律表现为旱季稳定性较雨季好;残坡积土层边坡破坏模式为单台阶向多台阶发展渐进破坏。 通过对残坡积土取样和 室内试验,研究了永平铜矿东帮采场残坡积土边坡的抗剪强度和边坡时效稳定性规律,为边坡后期安全管理提供 依据。     

含水率和压实度对矿区回填土力学性质的影响

以某矿区填土为研究对象,采用直剪试验和压缩试验,对不同含水率及不同压实度条件下的土样进行抗剪强度和压缩指标的测定,并分析了因含水率和压实度的不同引起抗剪强度和压缩特性的变化规律。结果表明:当所选取的含水率均不大于最优含水率时,黏聚力随含水率变化不明显,但在高压实度下,存在1个含水率值,令填土的黏聚力达到峰值,而内摩擦角受含水率变化影响较小;黏聚力随压实度的增大而增大,且呈指数形式增长,内摩擦角随着压实度增大呈近似线性增长,且增长幅度不大;压缩系数随含水率的增大而增大,压实度对压缩系数的影响与含水率影响相反,呈递减趋势。     

含水率对丙烯酸酯浆液固砂强度的影响研究

为探究影响丙烯酸酯浆液固砂强度的主要因素及其影响方式,首先通过正交试验,分析得出在可胶结范围内砂土含水率对丙烯酸酯浆液固砂强度的影响最大;在此基础上对所得数据进行非线性拟合,得出砂土含水率与试样抗压、抗拉强度的关系式;最后结合显微镜观察试样的细观结构,提出含水率对试样强度影响的方式。结果表明:(1)砂土含水率与试样抗压、抗拉强度的关系符合幂函数关系式,且指数为负数;(2)砂土中的水分以结合水和自由水的形式存在,其影响试样强度的方式有3种,一是结合水以水膜的形式作用于砂粒表面,降低其摩擦剪切强度;二是部分自由水与浆液反应,使反应生成的胶结物的理化性质改变,试样的主体骨架强度降低;三是反应残余自由水在试样成型过程中发生气液两相变化,使得试样中胶结物与砂粒之间的孔隙增大。     

含水率对煤层喷孔影响的试验研究

开展不同含水率状态下的喷孔物理试验,以探讨煤层含水率状态对喷孔动力现象的影响规律和作用机理。结果表明:煤层含水率的增加会降低其抗剪强度,削弱了煤体抵抗喷孔过程中剪切破坏的能力;含水率的增加减小了煤层喷孔倾向性,并降低了喷孔过程中的喷孔强度、喷出煤粉的破碎程度和煤体温度的降低量。     

水-瓦斯-煤三相耦合作用下煤岩强度特性及实验研究

为研究煤岩在水、瓦斯共同作用下的强度特性,基于非饱和多孔介质混合物理论及有效应力原理,建立了含水瓦斯煤岩破坏准则。通过引入基质吸力应力因子,并利用实验得到基质吸力与煤岩含水率的拟合曲线,得出水-瓦斯-煤三相耦合作用下煤岩强度与瓦斯压力及含水率的关系式。在实验室进行三轴压缩强度实验,对含水瓦斯煤岩强度理论进行了验证。结果表明:基质吸力是含水瓦斯煤岩强度的重要影响因素,在水与瓦斯共同作用下,煤岩峰值强度随瓦斯压力增加线性减小,而随含水率增加呈指数降低。     

含水粉煤灰泡沫混凝土力学性能退化试验研究

采用普通硅酸盐水泥、发泡剂、粉煤灰及外加剂制备采空区充填材料,通过室内试验研究不同含水率影响下充填体强度特性、蠕变特性、应力应变特性和变形特性退化规律。结果表明：自由水对充填体性能退化影响明显。具体表现为：随着含水率的增加,充填体抗压强度和抗剪强度递减,初期递减幅度较大,后期较小;充填体强度峰值、峰后残余强度及延性随着含水率增加而递减;随着含水率的增加,充填体弹性模量降低幅度较大,泊松比变化幅度较小,其他变形参数如剪切模量,体弹性模量均减小,充填体在水弱化情况下会进一步产生压缩,抗变形能力退化显著。     

含水率对红砂岩瞬时和蠕变力学性质影响的试验研究

水是影响岩体工程稳定性的重要因素。为了全面分析水对岩石瞬时及蠕变力学特性的影响,设计了两类试验：单轴压缩强度试验和蠕变试验。通过吸水试验分析红砂岩的吸水特征,并以此为依据制备不同含水率的标准试件。首先对9组不同含水率的试件进行单轴压缩强度试验。利用体积应变法和LSR法(Lateral Strain Response)确定红砂岩在单轴压缩条件下的4个特征应力：闭合应力、启裂应力、损伤应力和破坏应力, 从而得到了含水率与红砂岩力学参数的定量关系。结果表明,应力应变曲线上各阶段特征应力随含水率增大而服从负指数规律衰减,并且当试件达到饱和后,各特征应力趋于稳定。由于高孔隙率的特性,导致红砂岩的特征应力在短时间内显著降低。启裂应力σi与闭合应力σc之差随着含水率的增加而减小。这说明水的增加导致红砂岩非线性特征增强。强度和弹性模量损失系数随含水率呈指数函数增长的趋势,饱和红砂岩的强度和弹模总损失系数分别是0.484和0.334。此外,将5组不同初始含水率的试件持续浸在充满水的环境试验箱中,开展荷载与水共同作用下的蠕变试验,从而得到长期水环境对红砂岩蠕变力学特征的影响。结果表明,试件的瞬时应变和稳态应变率随含水率增加呈指数形式增大,蠕变应变和破坏时间随含水率增加而减小。当含水率趋于稳定时,红砂岩的蠕变特性仍然有显著的变化,其原因在于环境中的水沿蠕变新生成的裂缝进一步运移到裂缝尖端,初始裂纹进一步扩展。实验结果不仅强调了短时间内水对高孔隙率岩石瞬时力学性质的急剧弱化作用,而且强调了环境中的水对饱和岩石蠕变力学性质的持续影响作用。此外,实验数据和拟合方程将为岩体工程长期稳定性的评估提供一定的参考价值。     

不同因素对煤瓦斯放散特性的影响程度分析

煤的瓦斯放散特性是预测煤矿井下煤与瓦斯突出的关键,而瓦斯放散特性受不同因素的影响程度有所不同。利用单因素影响试验来研究煤的变质程度、含水率及粒径对煤样瓦斯放散初速度的不同影响,在不考虑因素间交互作用的情况下,通过正交试验和方差分析等方法对3种因素进行研究,同时研究其对煤样瓦斯放散初速度的影响程度。结果表明,煤的瓦斯放散速率随着煤样变质程度的增大而呈正相关关系,随着粒径的增大和含水率的增大呈负相关关系;对试验数据进行拟合,可得瓦斯放散速率与煤样变质程度呈对数函数关系,与粒径呈指数函数关系,与含水率呈二次函数关系;三因素指标同时存在时,含水率对煤样瓦斯放散初速度的影响程度最大,煤的变质程度次之,粒径最小。     

弱层抗剪强度参数对边坡安全系数的影响分析

露天煤矿边坡常沿弱层发生滑动,弱层的抗剪强度直接影响到边坡的稳定程度。以元宝山露天煤矿南帮边坡为应用实例,分析了含水率对弱层抗剪强度参数的影响,得出内摩擦角、内聚力与含水率基本符合负指数关系的结论。在此基础上,分析了不同含水率条件下弱层的抗剪强度参数对边坡安全系数的影响,得出安全系数随内摩擦角、内聚力的增大而增大,安全系数对内摩擦角更灵敏的结论,从而为制定元宝山露天煤矿南帮边坡的滑坡防治措施提供了重要依据。     

水分含量对长焰煤自热反应的影响研究

为解决补连塔矿22煤层采空区煤自燃防治问题,采用程序升温装置对不同含水率煤样进行氧化分析,研究不同含水率煤样耗氧速率、CO和CO_2产生率及放热强度;并推导CO_2绝对生成量与温度之间的关系式,拟合求出煤样临界温度和表观活化能。结果表明:煤样耗氧速率、CO和CO_2产生率以及放热强度随含水率升高先增大后减小,耗氧速率由高至低的含水率为21.55%29.50%13.45%37.56%5.53%,CO、CO_2产生率和放热强度为21.55%13.45%29.50%37.56%5.53%;临界温度随含水率升高先减小后增大,由高至低为37.56%29.50%5.53%13.45%21.55%;水分在临界温度点后对表观活化能影响较为明显,随含水率升高先减小后增大,含水率21.55%煤样表观活化能最低。     

露天煤矿含水边坡稳定性弹塑性有限元计算方法

为了确定能使边坡保持稳定的边坡含水率,主要考虑了含水率对边坡强度参数的影响。把边坡岩土体看作是理想弹塑性的Drucker-Prager材料,边坡的破坏准则以计算的收敛性为依据,边坡的稳定性用强度折减提取的稳定系数来衡量。采用大变形理想弹塑性有限元法计算了不同含水率的边坡体分别对应的稳定系数。结果表明,边坡塑性区从坡脚萌生,随着重力加载进行,塑性区从坡脚以带状向坡顶方向扩展,最终形成滑坡体的滑面;含水率提高使边坡岩土体的强度参数降低,进而降低了边坡的稳定性,边坡的稳定系数在一定含水率水平以下才有意义;理想弹塑性有限元结合强度折减法和计算收敛性判据可以很好地给出一定边坡稳定系数的含水率。     

含水率对滑带土抗剪强度的影响

雨季公路旁滑坡频发,对人们的生命财产造成威胁.滑带土是滑坡的重要组成部分,其物理力学性质对分析滑坡的形成与发展至关重要,滑带土抗剪强度的研究对滑坡识别与预测具有重要意义.本文以大方县某公路旁滑坡滑带土为研究对象,在滑带土基本物理力学分析基础上,开展不同含水率和不同法向应力的环剪试验,重点分析滑带土在不同含水率下的抗剪强度特性.试验结果表明：滑带土抗剪强度随含水率以较强线性关系衰减,含水率越大,二者之间差值越小;随着试样含水率增加,黏聚力先减小后增大,内摩擦角先增大后减小,且试样含水率未达到塑限及接近液限时,内摩擦角都很小;强降雨条件使土的含水率增加,抗剪强度降低,土颗粒之间摩擦强度降低,导致滑坡发生,且含水率越高,滑坡速度越快.     

含水率及孔隙率对松软煤体强度特征影响的试验研究

为获得含水率及孔隙率综合影响下松软煤体强度特征的变化规律,针对淮南矿业集团新庄孜煤矿66207工作面松软煤体,运用自行研制的型煤制样装置,借助RMT-150B岩石力学试验系统,开展了不同孔隙率下松软煤体强度特征的含水率效应试验研究。研究结果表明:各孔隙率下松软煤体的单轴抗压强度随含水率的增大均呈先增后减的基本规律,最高强度对应的临界含水率具有差异性;随孔隙率的增大,煤体临界含水率呈线性增大,而含水率影响下的煤体最高强度逐渐降低。结合液桥力理论,引入液体饱和度,揭示了松软煤体力学特征演化的内在机制。研究成果阐释了松软煤体临界含水率变化的本质原因,可为实施松软煤层的安全高效开采提供理论依据。     

含水率对库存干尾砂流动性影响的试验

库存干尾砂作为充填料回填时,经常在料仓中堵塞、结拱。由于干尾砂细粒级含量高,属于超细粉状物料,含水率是影响其流动性的一个重要因素。运用散体动力学的理论知识,以抗剪强度为判断依据,通过试验探索库存干尾砂力学性质与含水率之间的关系,进而确定其在不同含水率情况下的流动性,找出保证库存干尾砂流动性能最佳的含水率。试验结果表明:当垂直载荷为100 k,200 k,300 k,400 k Pa时,对应的最佳含水率分别为11%,7%,7%,12%,此时库存干尾砂的流动性最好,为干尾砂充填配比提供了参考。