發(fā)布時(shí)間：2020-06-14 18:06

【摘要】：我國(guó)礦產(chǎn)資源分布廣泛,地下金屬礦山數(shù)量多、分布廣。不同礦山之間或同一礦山不同中段間水文環(huán)境差異巨大,膠結(jié)充填體常作人工礦柱、頂板、底板等關(guān)鍵承載結(jié)構(gòu)時(shí),處于不同含水狀態(tài)下,而水是影響巖石、混凝土承載性能的關(guān)鍵因素。本文以不同含水梯度下尾砂膠結(jié)充填體為研究對(duì)象,在RMT-150C巖石力學(xué)試驗(yàn)系統(tǒng)上對(duì)五組不同飽和度下的尾砂膠結(jié)充填體進(jìn)行單軸壓縮聲發(fā)射試驗(yàn),探究不同含水梯度膠結(jié)充填體損傷演化及強(qiáng)度特性,結(jié)合XRD、SEM等細(xì)觀測(cè)試手段,分析了水對(duì)充填體損傷的作用機(jī)理。采用損傷聲發(fā)射表征與損傷本構(gòu)模型聯(lián)合分析了不同飽和度充填體損傷演化規(guī)律。(1)不同水含量梯度下,充填體內(nèi)提供強(qiáng)度的鈣礬石與C-S-H凝膠生成量存在差異,致使膠結(jié)充填體微觀結(jié)構(gòu)形貌差別,60%飽和度下膠結(jié)充填體生成鈣礬石、凝膠數(shù)量更高,產(chǎn)狀更好,充填體結(jié)構(gòu)整體緊密性最強(qiáng)。低飽和度下,缺水抑制了水化反應(yīng);高飽和度下,生成物與孔隙水中離子進(jìn)一步參與反應(yīng)導(dǎo)致孔隙增大,進(jìn)而降低了結(jié)構(gòu)緊密性。(2)不同飽和度尾砂膠結(jié)充填體損傷破壞過(guò)程具有:(1)原生微裂隙壓密閉合;(2)線彈性變形;(3)裂隙穩(wěn)定發(fā)育;(4)裂隙快速發(fā)育交匯四個(gè)階段特征。飽和度的升高,充填體試樣的峰值強(qiáng)度、應(yīng)變與特征應(yīng)力值呈現(xiàn)下降趨勢(shì),彈性模量呈上升趨勢(shì),僅60%飽和度膠結(jié)充填體因內(nèi)部結(jié)構(gòu)致密、穩(wěn)定,強(qiáng)度要高于其余各組試樣。隨著飽和度的升高,膠結(jié)充填體由單斜面壓-剪破壞,經(jīng)條形破裂模式過(guò)渡到飽和狀態(tài)的爆裂模式。(3)不同飽和度膠結(jié)充填體承載聲發(fā)射具類巖石材料的階段特性,初期出現(xiàn)少量聲發(fā)射信號(hào),彈性階段平穩(wěn),損傷階段聲發(fā)射快速增加,失穩(wěn)破壞時(shí)急劇增加。飽和度高的充填體聲發(fā)射信號(hào)密集度明顯小于飽和度低的試樣,含水量的增加軟化了膠結(jié)充填體,水也抑制了聲發(fā)射信號(hào)的傳播。建立了聲發(fā)射特征參數(shù)表征膠結(jié)充填體損傷的量化關(guān)系式。(4)研究得到了不同飽和狀態(tài)下的膠結(jié)充填體單軸壓縮破壞前期的本構(gòu)模型,模型對(duì)飽和度更高的充填體應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系描述更加準(zhǔn)確。(5)基于聲發(fā)射參量充填體承載損傷表征與損傷本構(gòu)關(guān)系研究表明,飽和度高的膠結(jié)充填體峰值強(qiáng)度前,損傷演化更快,水促進(jìn)了膠結(jié)充填體的損傷演化過(guò)程,加速了破壞前裂隙損傷演化。
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TD853.343
【圖文】：

圖 1.1 2003 年—2014 年尾礦庫(kù)事故死亡人數(shù)統(tǒng)計(jì)圖圖 1.2 不同原因?qū)е挛驳V庫(kù)事故統(tǒng)計(jì)分布圖著充填采礦技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)充填機(jī)理的進(jìn)一步了解，礦山由等干式充填與水力充填逐步過(guò)度到尾砂、膠凝材料等物質(zhì)組成的。膠結(jié)充填可采用自流、泵壓或管道輸送。表 1-1 三種充填方法的特征[5]

圖 1.2 不同原因?qū)е挛驳V庫(kù)事故統(tǒng)計(jì)分布圖充填采礦技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)充填機(jī)理的進(jìn)一步了解，礦山干式充填與水力充填逐步過(guò)度到尾砂、膠凝材料等物質(zhì)組成膠結(jié)充填可采用自流、泵壓或管道輸送。表 1-1 三種充填方法的特征[5]填方式 組成材料 典型輸式充填掘進(jìn)或采場(chǎng)廢石、砂石、土壤等人工、重力與設(shè)備力充填細(xì)砂石、河沙、尾砂矸石、膠凝材料等自然壓頭或砂道輸送結(jié)充填水、尾砂、碎石、膠凝材料、矸石等自流或泵壓，膠結(jié)充填體是由骨料與膠凝材料依據(jù)礦山所需充填體強(qiáng)度要，區(qū)別于工業(yè)混凝土使用礫石與碎石作粗骨料，河沙做細(xì)骨以礦山尾砂作骨料，膠凝材料大多選用較為經(jīng)濟(jì)的硅酸鹽水

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本文編號(hào)：2713162