本文關鍵詞：分級尾砂膠結充填本構關系的實驗研究

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【摘要】：隨著開采技術條件的發(fā)展,礦山的產(chǎn)量不斷創(chuàng)造新的記錄,但這也造成了地表淺部資源儲量急劇的下降,許多礦山已由淺部開采逐漸轉(zhuǎn)入到深部開采。與此同時,伴隨著礦體賦存條件變復雜、地壓急劇增大、軟弱巖層增多、固體廢料堆積等問題的出現(xiàn),導致礦體回采難度不斷增加,并伴隨著一系列的安全生產(chǎn)隱患,因此膠結充填采礦法以其較高的安全性在大量礦山推廣開來。與其他非膠結充填材料相比,膠結充填材料具有強度較高,對礦房支撐效果好的優(yōu)勢。利用礦山的尾砂、廢石等固體廢料作為膠結充填的骨料是礦山的首選,但實際上不同礦山的尾砂物理性質(zhì)有所不同,導致膠結充填體力學響應也有所區(qū)別,因此根據(jù)礦山骨料(尾砂、廢石)性質(zhì),研究影響充填體強度的影響因素、充填體力學參數(shù)和充填體本構關系就顯得尤其重要,同時也是充填力學研究的核心課題。本文選用玉溪礦業(yè)大紅山銅礦分級尾砂材料,設計了分級尾砂和分級廢-尾5：5兩個類別的不同的配比的強度實驗,分別測試分級尾砂和加入廢石破碎集料后兩種條件下膠結充填體的強度、應力-應變、彈性模量、泊松比,分析加入廢石破碎集料后對分級尾砂膠結充填體各項力學性質(zhì)的影響；結合損傷力學的相關理論,建立了分級尾砂和加入廢石破碎集料后的膠結充填體的本構方程；并對充填體彈模進行回歸分析,確定了彈模影響因素及預測方程；結合實驗所測數(shù)據(jù),利用RFPA2D進行建模,研究分級尾砂膠結體在單軸壓縮載荷作用下的細觀損傷發(fā)展過程。研究結果表明：(1)分級尾砂膠結充填體的強度與水泥添加量、料漿濃度、養(yǎng)護時間呈正相關。分級尾砂膠結充填體強度早期強度較低,7天強度僅為60天強度的20%～30%；當廢石替代50%分級尾砂后,膠結充填體的單軸抗壓強度的提升較為明顯,其最大抗壓強摩從原來的7Mpa提高至1 0MPa。(2)分級尾砂膠結充填體的彈性模量值較低,最高值不到1GPa,遠遠低于巖石和混凝土的彈性模量,彈模與水泥添加量、料漿濃度、養(yǎng)護時間均呈正相關,加入廢石后,彈性模量值隨之增大,從原來的0.9GPa增大至1.3GPa,提升效果顯著,顯示添加粗骨料對高膠結體剛度意義重大。(3)在對分級尾砂膠結充填力學實驗結果的分析后,提出分級尾砂膠結充填體的本構方程,該方程能夠較好地反映分級尾砂膠結充填體的應力-應變規(guī)律。本文研究成果對充填法強度確定及采場回采安全性研究有重要意義。
【關鍵詞】：強度 應力應變 本構關系 彈性模量 尾砂 廢石破碎集料
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD853.343
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 論文選題的目的和意義11-14
• 1.1.1 論文研究目的12-13
• 1.1.2 論文研究意義13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3 技術研究路線17-18
• 第二章 骨料物化性質(zhì)及充填配比18-26
• 2.1 充填材料物理特性18-22
• 2.1.1 骨料粒徑組成18-19
• 2.1.2 骨料密度測定19-20
• 2.1.3 骨料堆積密實度測定20-22
• 2.2 分級尾砂化學成分分析22
• 2.3 膠結充填配比計算22-25
• 2.3.1 分級尾砂級配分析22-24
• 2.3.2 -15mm廢石集料級配分析24-25
• 2.4 實驗方法25-26
• 第三章 膠結充填體單軸抗壓強度實驗26-55
• 3.1 單軸試驗系統(tǒng)26-35
• 3.1.1 單軸抗壓強度實驗操作步驟27
• 3.1.2 實驗結果27-28
• 3.1.3 結果分析28-34
• 3.1.4 廢石對膠結充填體強度的影響34-35
• 3.2 應力-應變測定實驗35-54
• 3.2.1 試驗系統(tǒng)組成及功能35-36
• 3.2.2 測試系統(tǒng)36
• 3.2.3 應力-應變測試操作步驟36-37
• 3.2.4 實驗結果及分析37-54
• 3.3 小結54-55
• 第四章 基于單軸壓縮的膠結充填體本構關系的建立55-73
• 4.1 引言55
• 4.2 損傷力學研究概況55-56
• 4.3 充填體本構關系的建立56-72
• 4.3.1 損傷變量的測定56-57
• 4.3.2 本構模型的建立57-72
• 4.4 本章小結72-73
• 第五章 彈性模量預測模型及數(shù)值模擬73-97
• 5.1 膠結充填體彈模的計算73-74
• 5.2 膠結充填配合比與彈性模量的關系74-78
• 5.2.1 水灰比與彈模關系分析74-75
• 5.2.2 灰砂比與彈模關系分析75
• 5.2.3 彈模預測模型75-78
• 5.3 分級尾砂膠結充填體試件單軸壓縮數(shù)值模擬研究78-95
• 5.3.1 前言78-80
• 5.3.2 數(shù)值模型的建立80-95
• 5.4 小結95-97
• 第六章 結論97-99
• 6.1 結論97-98
• 6.2 不足與建議98-99
• 致謝99-100
• 參考文獻100-105
• 附錄A105-106
• 附錄B106-109

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本文編號：893014