發(fā)布時間：2020-06-14 18:06

【摘要】：我國礦產資源分布廣泛,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,膠結充填體常作人工礦柱、頂板、底板等關鍵承載結構時,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鍵因素。本文以不同含水梯度下尾砂膠結充填體為研究對象,在RMT-150C巖石力學試驗系統(tǒng)上對五組不同飽和度下的尾砂膠結充填體進行單軸壓縮聲發(fā)射試驗,探究不同含水梯度膠結充填體損傷演化及強度特性,結合XRD、SEM等細觀測試手段,分析了水對充填體損傷的作用機理。采用損傷聲發(fā)射表征與損傷本構模型聯(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,充填體內提供強度的鈣礬石與C-S-H凝膠生成量存在差異,致使膠結充填體微觀結構形貌差別,60%飽和度下膠結充填體生成鈣礬石、凝膠數(shù)量更高,產狀更好,充填體結構整體緊密性最強。低飽和度下,缺水抑制了水化反應;高飽和度下,生成物與孔隙水中離子進一步參與反應導致孔隙增大,進而降低了結構緊密性。(2)不同飽和度尾砂膠結充填體損傷破壞過程具有:(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)育交匯四個階段特征。飽和度的升高,充填體試樣的峰值強度、應變與特征應力值呈現(xiàn)下降趨勢,彈性模量呈上升趨勢,僅60%飽和度膠結充填體因內部結構致密、穩(wěn)定,強度要高于其余各組試樣。隨著飽和度的升高,膠結充填體由單斜面壓-剪破壞,經條形破裂模式過渡到飽和狀態(tài)的爆裂模式。(3)不同飽和度膠結充填體承載聲發(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,彈性階段平穩(wěn),損傷階段聲發(fā)射快速增加,失穩(wěn)破壞時急劇增加。飽和度高的充填體聲發(fā)射信號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充填體,水也抑制了聲發(fā)射信號的傳播。建立了聲發(fā)射特征參數(shù)表征膠結充填體損傷的量化關系式。(4)研究得到了不同飽和狀態(tài)下的膠結充填體單軸壓縮破壞前期的本構模型,模型對飽和度更高的充填體應力-應變關系描述更加準確。(5)基于聲發(fā)射參量充填體承載損傷表征與損傷本構關系研究表明,飽和度高的膠結充填體峰值強度前,損傷演化更快,水促進了膠結充填體的損傷演化過程,加速了破壞前裂隙損傷演化。
【學位授予單位】：江西理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TD853.343
【圖文】：

圖 1.1 2003 年—2014 年尾礦庫事故死亡人數(shù)統(tǒng)計圖圖 1.2 不同原因導致尾礦庫事故統(tǒng)計分布圖著充填采礦技術的發(fā)展，人們對充填機理的進一步了解，礦山由等干式充填與水力充填逐步過度到尾砂、膠凝材料等物質組成的。膠結充填可采用自流、泵壓或管道輸送。表 1-1 三種充填方法的特征[5]

圖 1.2 不同原因導致尾礦庫事故統(tǒng)計分布圖充填采礦技術的發(fā)展，人們對充填機理的進一步了解，礦山干式充填與水力充填逐步過度到尾砂、膠凝材料等物質組成膠結充填可采用自流、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 典型輸式充填掘進或采場廢石、砂石、土壤等人工、重力與設備力充填細砂石、河沙、尾砂矸石、膠凝材料等自然壓頭或砂道輸送結充填水、尾砂、碎石、膠凝材料、矸石等自流或泵壓，膠結充填體是由骨料與膠凝材料依據礦山所需充填體強度要，區(qū)別于工業(yè)混凝土使用礫石與碎石作粗骨料，河沙做細骨以礦山尾砂作骨料，膠凝材料大多選用較為經濟的硅酸鹽水

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本文編號：2713162