【摘要】：為了解決鐵礦巷道開采過程中采用尾礦砂鋼纖維噴射混凝土作為巷道襯砌的應用問題,以尾礦砂取代天然河砂作為細骨料配制鋼纖維噴射混凝土,并對不同鋼纖維摻量的噴射混凝土進行了一系列力學性能試驗,主要研究粉煤灰、硅粉、鋼纖維摻量對復合材料的基本力學性能的影響和尾礦砂鋼纖維噴射混凝土襯砌的最佳厚度。本文通過抗壓、劈裂抗拉、軸心抗壓強度、韌性試驗、抗?jié)B試驗對尾礦砂鋼纖維噴射混凝土復合材料進行試驗研究,將研究獲取的力學參數(shù)(密度、彈性模量、滲透系數(shù)等)應用于數(shù)值模擬中,通過數(shù)值模擬的方法獲取最佳噴射厚度,并進行最佳厚度下的考慮流固耦合的巷道穩(wěn)定性分析。主要完成的研究如下:(1)尾礦砂鋼纖維噴射混凝土配合比設計。利用現(xiàn)有大量試驗研究,結合實際工程混凝土強度以及工作性能要求,在規(guī)范指導下試配尾礦砂鋼纖維混凝土配合比。(2)基本力學性能試驗和彎曲韌性試驗(在最優(yōu)配比下完成滲透系數(shù)的測定),分析粉煤灰、硅粉、鋼纖維摻量等因素對混凝土的力學性能的影響,提出適合于巷道襯砌的尾礦砂鋼纖維噴混凝土力學特性控制指標。作為巷道支護結構的最重要體系,混凝土支護需要足夠的韌性以及抗裂強度,在彎曲韌性試驗中,分析粉煤灰、鋼纖維摻量等因素對混凝土的彎曲韌性性能的影響,同時在各項強度最優(yōu)的混凝土配比下,制作抗?jié)B試驗試件,獲取尾礦砂鋼纖維噴射混凝土的滲透系數(shù)。(3)采用ANSYS對鐵礦軟弱巖層進行數(shù)值模擬分析,利用APDL語言設計程序,探討了最佳襯砌厚度,通過分析獲得了尾礦砂鋼纖維噴射混凝土的合理噴層厚度為12cm。(4)為更加真實的反應巷道開挖過程中出現(xiàn)的滲流問題,基于Biot擴展理論,建立流固耦合的滲流模型,研究巷道長期固結規(guī)律,孔隙水壓力的分布和消散規(guī)律,以及位移場變化規(guī)律。
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TD353
【圖文】：

ate M Campbell 等（2015 年）通過一系列調(diào)查研究了含鐵元素的鈾尾礦的程，并做了相關地質(zhì)調(diào)查，提出了具有實際環(huán)保意義的補救措施[12]。drien Déjeant 等（2016 年）調(diào)查了 1978 年 COMINAK 礦（尼日爾）的尾物種形態(tài)的演變情況。采用多尺度方法，將 ICP-MS 塊體巖石的高分辨行分析，得到了 X 射線衍射圖，通過掃描電子顯微鏡，得到聚焦離子束鏡和 X 射線吸收近邊光譜。礦物學分析表明，在尾礦儲存過程中，一些括殘留的鈾和鈷）會發(fā)生變化和溶解。鈾和其他污染物的遷移取決于次質(zhì)的化學穩(wěn)定性（溶解和解吸過程）。鈾在二硫化鈾酰硫酸鹽和磷酸鹽形狀態(tài)，并且在礦物表面（例如粘土礦物）上吸附復合物。尤其是，不溶的存量隨時間增加，從而有助于鈾的長期穩(wěn)定[13]。尾礦砂混凝土在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀產(chǎn)資源的開采和礦石冶煉過程中常常向環(huán)境中排放大量的尾礦砂、廢石，其中尾礦砂對生態(tài)環(huán)境的危害十分嚴重，如圖 1.1 所示。

10G40 209 332.5 95 47.5 0 943.8 772.2 40 1.210G40 209 427.5 0 47.5 0 943.8 772.2 40 1.410G40 209 380 47.5 47.5 0 943.8 772.2 40 1.210G40 209 285 142.5 47.5 0 943.8 772.2 40 1.3S0G40 209 380 95 0 0 943.8 772.2 40 1 S5G40 209 356.25 95 23.5 0 943.8 772.2 40 1.115G40 209 308.75 95 71.25 0 943.8 772.2 40 1.510G20 209 332.5 95 47.5 0 943.8 772.2 20 1.210G30 209 332.5 95 47.5 0 943.8 772.2 30 1.210G50 209 332.5 95 47.5 0 943.8 772.2 50 1.2標號含義：N 為天然砂，W 為尾礦砂，F(xiàn) 為粉煤灰，S 為硅粉，G 為44F20S10G40 中 44、20、10 為對應材料的質(zhì)量百分比，40 為 1m3混。

圖 2.2 大板模具Fig. 2.2 Slab sketch噴射尾礦砂鋼纖維混凝土，先將物料噴射，蓋上保鮮膜（完全覆蓋）進行初步養(yǎng)護土大板移入室內(nèi)進行標準養(yǎng)護，制作過程準養(yǎng)護條件下養(yǎng)護 7d（天），進行切割成上一層石蠟和少許松香，防止砂漿中的水表 2.7 大板模具以及試件加工規(guī)格b. 2.7 Slab mold and specimen processing specificat試驗項目 試驗立方體抗壓強度 劈裂抗拉輕度

【參考文獻】

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本文編號：2767277