露天矿黏土-砂岩重塑混合体K0固结试验研究

随着各类大型工程项目的不断开展,土石混合体逐渐受到工程界和学术界的广泛关注,同时,松散土石混合体也是组成露天煤矿排土场的基本岩体材料,排土场的稳定关系到矿山生产和生命财产安全。静止侧压力系数K0值是岩土工程中十分重要的参数,是研究土石混合体变形特征和应力状态的基础。试验选取安太堡露天矿黏土和砂岩,混合重塑,利用GDS三轴试验仪,分别进行了固结应力为100、200、500、1 000、2 000、4 000 k Pa下的K0固结试验,进而分析了黏土-砂岩混合体的固结变形特征和静止侧压系数K0变化规律。结果表明,随着固结应力的增加,黏土-砂岩混合体密度呈现幂指数增长,且增长速率逐渐减小;同时,压缩性逐渐降低,含石率50%的黏土-砂岩混合体压缩模量为7.778 MPa,属于中压缩性土;固结应力增加过程中,静止侧压系数K0先减小后趋于稳定。     

深部重塑黏土长时高压K_0固结试验研究

静止土压力系数K_0是决定着深部水平地压、影响地下结构设计及安全分析的关键参数。深部土体在高地压下具有很强的流变性,导致固结应力、固结龄期等因素均显著影响土体的固结过程及其K_0值。采用巨野矿区深部典型黏土制备的重塑黏土试样,分别在固结应力8,10,12,14,16 MPa下,开展了固结时间为1,3,7,14,28 d条件下的K_0固结试验,获得了重塑黏土高压固结过程的K_0值,并分析了K_0值随固结应力、固结时间的变化规律。试验结果表明:深部重塑黏土的K_0并非一个常数,而是一个区间值,随固结时间和应力变化。黏土试样在固结前期K_0值较大,随着固结时间延长至14 d,土体K_0值迅速减小之后逐步趋于稳定,8~16 MPa下固结28 d时K_0值为0.466~0.636。     

基于透明土技术的土石混合体压缩变形试验研究

以哈尔乌素露天煤矿排土场土石混合体为研究对象,利用自主研发的透明土土石混合体模型试验系统和PhotoInfor图像分析软件和PostViewer后处理软件开展土石混合体压缩变形试验,研究土石混合体运移现象,总结不同颗粒粒径、不同石块分布密度、不同加载速率下土石混合体运移规律.研究结果表明:土石混合体受压后,整体分为加压...     

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。     

排土场饱和黏土地基砂井固结沉降数值模拟

依据太沙基固结理论,利用解析解,对单向饱和黏土加载后的超静孔压、沉降量随时间的变化特征进行计算,采用FLAC3D中的渗流模块进行了相同条件下黏土模型加载后的超静孔压消散流固耦合模拟,并与太沙基解析解进行对比。结果表明,单向固结条件下,用FLAC3D模拟饱和土的固结沉降值,与其解析解十分吻合,可采用该渗流模块来模拟排土场固结沉降问题。在排土场地基中设置竖向砂井,基于砂井固结法进行了超静孔压消散模拟,将排土场地基处理前后固结沉降达到稳定的时间进行了对比。模拟结果表明,地基经过砂井处理后,固结时间明显缩短,对露天矿排土工作的接续有显著作用。     

排土场软土地基固结变形分析

本文针对露天矿排土场软土地基滑坡问题,考虑土体的弹塑性性质以及排土工艺对软土地基变形的影响,对本钢歪头山铁矿排土场软土地基进行了弹塑性固结变形分析,得到排土场地基在逐级加载作用下的水平位移,垂直位移和孔隙水压力变化曲线,与实测资料进行对比分析,认为计算结果能够较好地符合实际,可以用于同类型矿山排土场软土地基的破坏变形分析。     

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。     

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 。     

砂土的高压卸荷特性试验

运用自行研制的SKA－1型高压固结仪模拟深层土应力环境,在高围压状态下对重塑砂土的卸载特性进行了试验研究,揭示K₀固结加、卸载过程中砂土K₀值的变化规律、土的应力－应变关系等力学特征.结果表明：砂土卸载过程K₀值随卸除荷载不同而具有不同的变化规律;在卸除轴压应力路径p-ε_a坐标系中,砂土的应力-应变关系为幂函数型.     

排土场散体软岩重塑物理力学参数研究

为了研究蒙东地区露天矿软岩散体物料重塑进程中的物理力学参数变化规律,依据该地区露天矿不同的排土作业方式,分析了堆载压力叠加方式,设计了分级加载和连续加载2种软岩重塑试验方案,提供了具体的试验步骤进行重塑试样的制备,对软岩重塑试样的物理力学强度进行了测定,结果表明:重塑岩样的孔隙比随着重塑压力的增大呈负指数规律递减,密度随着重塑压力的增大呈幂函数增长,含水率随重塑压力的增大呈对数关系递减;重塑岩样的黏聚力随重塑压力的增大呈二次函数规律增长,增长的速度逐渐下降;而内摩擦角不受重塑压力的影响。     

铜尾矿压缩固结系数的试验研究

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,研究分析铜尾矿的固结系数及其变化规律。结果表明,固结压力对三种粒级铜尾矿固结系数的影响规律基本一致,随固结压力增大,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,最后趋于一个稳定值。随着尾矿颗粒粒径变小,固结系数峰值变小,达到峰值时所对应的固结压力则呈增大趋势。铜尾矿渗透系数与孔隙比之间呈指数关系,固结系数随固结应力变化的关系式为Cv=[(1+e0)ln10×nk010m(e-e0)×σ']/(γwCc)。     

冻融循环下排土场散体物料力学特性及其稳定性分析

为了解冻融循环引起的排土场散体物料剪切强度劣化规律，采用自主研发的大型直剪仪开展冻融循环作用下土石混合体的剪切试验，得到不同冻融循环次数下的排土场土石混合体剪切强度劣化曲线，并通过CT扫描分析不同冻融循环次数下土石混合体内部细观结构演化特征；最后，开展考虑冻融循环影响的排土场边坡稳定性分析。研究结果表明，在低法向压力下，散体物料的剪切应力-位移曲线主要呈现应变软化型，且在剪切过程中伴随剪胀行为；随着法向压力增大，曲线逐渐向应变硬化型转变，剪切过程中主要呈现剪切压缩行为；冻融循环次数增加，会使曲线应变硬化行为明显，逐渐弱化剪胀行为，内聚力和内摩擦角逐渐减小。当冻融循环次数达到15次时，内聚力和内摩擦角的减小量分别为18.45 % 和9.42 %；冻融循环导致散体物料内部细颗粒冻胀挤压碎裂，致使细颗粒和孔隙间发生错位与重组；冻融循环引起的散体物料孔隙变化主要集中在前5次；当冻融循环次数达到15次时，排土场安全系数减小率约为7.6 %。研究结果可为寒区排土场稳定性分析提供参考。     

吹填土固结试验及分析

利用改装的固结仪,对温州对吹填土重塑样进行了固结压缩和固结渗透试验,根据试验数据,对重塑土样的压缩变形与渗透特性进行分析,并结合太沙基一维固结理论,采用时间平方根法计算得到固结系数,并对固结系数的变化进行了非线性分析,分析并总结了固结系数在固结过程中的变化规律,为工程单位设计提供参考。     

露天煤矿内排土场台阶高度优化与稳定性研究

露天煤矿排土场台阶高度的提高对矿山有着积极意义,但排土场所容纳的物料非均质且离散性极强,并在高度增大后下部物料表现出的力学特性存有差异,因此在提高排土台阶高度的同时需要评价边坡安全稳定性,从安全的角度出发优化台阶高度。通过对新疆天池能源南露天煤矿内排土场所取得的散体物料进行室内试验与数值模拟,得到物料在不同固结压力下的力学特性。通过离散元数值模拟的手段,得到了不同区域不同高度下的排土场台阶安全稳定系数的变化规律。研究结果表明:固结压力的增大,试样内部的胶结程度会提高,力学强度增大;内排土场边坡失稳会出现圆弧形滑坡,初期表现为坡顶处不均匀沉降,后期为坡面颗粒大量滚落;强度折减在超过安全稳定系数后,坡面的颗粒会出现速度突变;安全稳定系数与台阶高度呈对数函数变化,最下部排土台阶稳定性均优于普通排土台阶,且在高度在75 m时都无法保持稳定。     

结构性对上海软土渗透系数影响的试验研究

对在不同固结压力下原状土、重塑土的渗透系数进行试验研究，对比分析渗透系数的变化规律，研究上海软土结构性对渗透系数的影响。该试验的研究结果对上海软土渗透系数的确定有重要的工程指导意义。     

侧限高应力固结条件下胶结充填体强度特征及强度激发机理

由于围岩压力的作用,仅用实验室内单轴抗压强度(UCS)无法完全表征深部采场中的胶结充填体(CPB)强度特征。为了研究CPB在深部采场内的强度特征,设计了CPB试样的侧限高应力固结(CHSC)试验方法,开展了侧限固结应力为2.0、4.0、8.0、16.0和32.0MPa的CHSC试验,试验结果表明:侧限固结应力对CPB的强度激发效果显著,不同养护龄期CPB试样的强度激发程度不同,养护龄期与UCS(固结后)呈对数函数关系,固结应力与UCS(固结后)呈指数函数关系。通过电镜扫描对CPB试样在固结后的强度激发机理进行了分析,从微观角度解释了CHSC对CPB的强度激发原理。     

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。     

单轴压力下岩矿电阻率变化的研究

本文研究了花岗岩、石英砂岩和钒钛磁铁矿试样在单轴压力下电阻率变化的性质。结果表明:随着单轴压力的增加,岩矿石的轴向电阻率变化总趋势是逐渐下降。并在加载初期下降较快;卸压时,电阻率逐渐回升,但一般不回复原来的值;在压力循环过程中,相同压力下的卸载电阻率与加载电阻率的关系对不同试样是不同的。     

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。     

排土场土石混合体强度重构时空分布规律及时效稳定性评价

通过实验进行土石混合体物时效强度的测试,并根据力学参数时空分布建立模型进行稳定性评价,揭示了排土场动态发展过程中的时效稳定性变化规律。