泥巖是露天煤礦沉積地層中較為常見的一種巖性,具有明顯的遇水軟化特性,使得泥巖夾層的存在通常會對順傾邊坡穩(wěn)定性產生不良影響,給安全生產帶來極大的威脅。解決軟弱夾層邊坡的穩(wěn)定性問題對實現露天煤礦安全高效生產有著重要意義。而泥巖的易軟化性質使得傳統(tǒng)加固方式無法發(fā)揮較好的加固作用,所以本文從改變泥巖水理性質這一角度,通過電化學改性試驗來提升泥巖的強度,改善其遇水軟化的缺點。為了獲得最佳改性效果,以抗剪強度為指標通過電化學實驗探究了最佳電化學改性條件,確定了最佳的電解液和最佳電極材料。將改性試樣與原狀泥巖水理性質進行了對比分析發(fā)現,改性泥巖的液塑限、吸水特性、遇水軟化性質等水理性質指標有了明顯的改善。結合改性效果,從微觀角度結合理論分析闡述了電化學技術對泥巖的改性作用機理,其加固效果是通過電滲驅動排水作用和電化學反應膠結作用實現的。為了探明電化學改性對泥巖宏觀力學強度參數產生強化作用的機理,從泥巖顆粒的細觀角度展開了研究。首先通過顆粒分析實驗測試了泥巖的粒徑組成,發(fā)現電化學改性能夠有效排出黏粒組分,降低水敏感性。為了研究在PFC中的黏結模型細觀參數,通過固結實驗制作的試樣,測試了泥巖的無側限抗壓... 

【文章來源】：中國礦業(yè)大學江蘇省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：91 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

英國A21公路邊坡電極布置形式

碩士學位論文 試樣含水率在可塑狀態(tài)下要盡量接近液限。 整個實驗過程為首先制作三份不同含水率的土樣，三種含水率依此對應土體的流動狀態(tài)、可塑狀態(tài)、中間狀態(tài)。根據粉狀試樣完全與水攪拌后的形態(tài)，設置三種含水率分別在 25%、28%和 32%左右，具體實際含水率在液塑限聯(lián)合測定后通過烘干法進行計算。如圖 2-1 所示為液塑限聯(lián)合測定儀及試樣的實驗結果。

2原狀泥巖水理性質研究及其帶電性原理11圖2-2中錐入深度為2mm處的含水率差值為21.591%-19.867%=1.72%，小于2%，實驗數據較為可靠，計算得到塑限含水率為20.728%，液限含水率為35.266%。2.1.2泥巖的親水性實驗在評價泥巖的抗剪強度時，需要提前確定泥巖試樣的含水率，以實現對泥巖強度的準確評價，同時在對比泥巖原巖強度和改性后強度也可以將相同含水率這一條件作為分析前提。實驗步驟：通過烘干法確定泥巖的含水率ω，mw為泥巖試樣烘干前后的質量之差，ms為泥巖試樣烘干后的質量，用土工刀切取泥巖試樣，根據土力學實驗規(guī)定，含黏土礦物較多的泥巖通常取重量在15-30g，烘干時間不少于8h[79]。泥巖試樣的含水率為所含水分的質量與泥巖試樣的干重之比，表達式如下所示，100%iswssmmmmm（2-1）式中ω——泥巖的含水率；mi——泥巖試樣的質量（g）；mw——泥巖試樣中水的質量（g）；ms——泥巖試樣的干重（g）。在制備試樣時可通過上式推導出預定含水率試樣所需水的質量，如下式所示。1wimm（2-2）接下來將測定含水率所用的4個烘干試樣放入水泥養(yǎng)護箱內進行保養(yǎng)，如圖2-3所示，將恒濕恒溫箱內溫度控制在30℃，空氣濕度設置為99%，以保證多個土樣所處的環(huán)境完全一致，并每隔6h將每個土樣取出用分析天平稱重記下質量，可以得到如圖2-4所示試樣質量隨保養(yǎng)時間的變化曲線，單位時間內吸收水分的質量直接顯示了泥巖的吸水能力和親水性特征。圖2-3水泥養(yǎng)護箱內的試樣Figure2-3thespecimensinthecementmaintainer

【參考文獻】：
期刊論文
[1]錨索加固高邊坡預應力損失原因及影響分析[J]. 劉明華.  湖南交通科技. 2019(03)
[2]黏粒含量對粉質黏土土水特性影響的試驗研究[J]. 蘭天,秦衛(wèi)星,胡惠仁,王江營,蔣中明.  科學技術與工程. 2018(28)
[3]水飽和邊坡夾層熱-孔隙水-力耦合作用模型及應用[J]. 賀桂成,廖家海,李豐雄,王昭,章求才,張志軍.  巖土力學. 2019(05)
[4]考慮張拉–剪切漸進破壞的邊坡強度折減法研究[J]. 王偉,陳國慶,朱靜,黃潤秋.  巖石力學與工程學報. 2018(09)
[5]EKG電極形式對電滲聯(lián)合真空預壓加固效果的影響[J]. 張銘強,李存誼,金哲浩,王有成,莊艷峰.  路基工程. 2018(03)
[6]露天礦含斷層逆傾軟巖邊坡滑移模式及穩(wěn)定性研究[J]. 曹蘭柱,王珍,王東,宋子嶺.  安全與環(huán)境學報. 2018(02)
[7]露天礦開挖與堆載復合邊坡地質與力學基礎研究[J]. 鄧明.  露天采礦技術. 2018(02)
[8]渣土改良劑對黏土液塑限影響及機理分析[J]. 劉朋飛,王樹英,陽軍生,胡欽鑫.  哈爾濱工業(yè)大學學報. 2018(06)
[9]電化學作用下煤系泥巖孔隙和強度變化的試驗研究[J]. 柴肇云,孫耀輝,白金波.  煤炭學報. 2018(03)
[10]排土場內隔水層高度對邊坡穩(wěn)定性的影響研究[J]. 田華,吳榕真,韓流,舒繼森,李新鵬.  化工礦物與加工. 2018(04)

博士論文
[1]矸石充填材料力學行為及控制巖層移動機理研究[D]. 李猛.中國礦業(yè)大學 2018
[2]端幫壓煤井工開采覆巖運動規(guī)律及控制研究[D]. 丁其樂.中國礦業(yè)大學 2017
[3]露天礦順層巖質高邊坡穩(wěn)定性及安全控制關鍵技術研究[D]. 韓光.北京科技大學 2017
[4]露天煤礦順傾層狀軟巖邊坡三維穩(wěn)定性及其控制研究[D]. 徐曉惠.遼寧工程技術大學 2015
[5]露天煤礦軟巖復合邊坡形成機理及其力學行為特性與開采控制技術[D]. 任月龍.中國礦業(yè)大學 2014
[6]鋁土礦圍巖性質時空效應與巷道穩(wěn)定性研究[D]. 張春陽.中南大學 2013
[7]物化型軟巖電化學改性機理研究[D]. 王東.太原理工大學 2010
[8]露天煤礦邊坡穩(wěn)定關鍵影響因素及邊坡治理與采礦一體化方法研究[D]. 舒繼森.中國礦業(yè)大學 2009

碩士論文
[1]砂土和粘土直剪試驗的顆粒流數值模擬與濕顆粒吸力研究[D]. 駱旭鋒.廣西大學 2019
[2]大峰露天煤礦開采終了邊坡穩(wěn)定性分析及其對策措施[D]. 侯敏.西南科技大學 2018
[3]某露天礦山最終邊坡穩(wěn)定性及加固治理研究[D]. 鄧碩.重慶科技學院 2017
[4]泥巖電化學改性的試驗研究[D]. 張亞濤.太原理工大學 2015
[5]撫順西露天礦北幫邊坡穩(wěn)定性分析與防治[D]. 于子國.遼寧工程技術大學 2005
[6]撫順西露天礦北幫某段邊坡變形預測研究[D]. 張明海.遼寧工程技術大學 2002



本文編號：3292146