本文關(guān)鍵詞：分級尾砂膠結(jié)充填本構(gòu)關(guān)系的實驗研究

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【摘要】：隨著開采技術(shù)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(fù)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(dǎo)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(jié)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(jié)充填材料相比,膠結(jié)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(jié)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(dǎo)致膠結(jié)充填體力學(xué)響應(yīng)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(xué)參數(shù)和充填體本構(gòu)關(guān)系就顯得尤其重要,同時也是充填力學(xué)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(shè)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(jié)充填體的強度、應(yīng)力-應(yīng)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(jié)充填體各項力學(xué)性質(zhì)的影響；結(jié)合損傷力學(xué)的相關(guān)理論,建立了分級尾砂和加入廢石破碎集料后的膠結(jié)充填體的本構(gòu)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(yù)測方程；結(jié)合實驗所測數(shù)據(jù),利用RFPA2D進行建模,研究分級尾砂膠結(jié)體在單軸壓縮載荷作用下的細觀損傷發(fā)展過程。研究結(jié)果表明：(1)分級尾砂膠結(jié)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(guān)。分級尾砂膠結(jié)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(dāng)廢石替代50%分級尾砂后,膠結(jié)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(jié)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(guān),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(jié)體剛度意義重大。(3)在對分級尾砂膠結(jié)充填力學(xué)實驗結(jié)果的分析后,提出分級尾砂膠結(jié)充填體的本構(gòu)方程,該方程能夠較好地反映分級尾砂膠結(jié)充填體的應(yīng)力-應(yīng)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(guān)鍵詞】：強度 應(yīng)力應(yīng)變 本構(gòu)關(guān)系 彈性模量 尾砂 廢石破碎集料
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(shù)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(xué)成分分析22
• 2.3 膠結(jié)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(jié)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(jié)果27-28
• 3.1.3 結(jié)果分析28-34
• 3.1.4 廢石對膠結(jié)充填體強度的影響34-35
• 3.2 應(yīng)力-應(yīng)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(yīng)力-應(yīng)變測試操作步驟36-37
• 3.2.4 實驗結(jié)果及分析37-54
• 3.3 小結(jié)54-55
• 第四章 基于單軸壓縮的膠結(jié)充填體本構(gòu)關(guān)系的建立55-73
• 4.1 引言55
• 4.2 損傷力學(xué)研究概況55-56
• 4.3 充填體本構(gòu)關(guān)系的建立56-72
• 4.3.1 損傷變量的測定56-57
• 4.3.2 本構(gòu)模型的建立57-72
• 4.4 本章小結(jié)72-73
• 第五章 彈性模量預(yù)測模型及數(shù)值模擬73-97
• 5.1 膠結(jié)充填體彈模的計算73-74
• 5.2 膠結(jié)充填配合比與彈性模量的關(guān)系74-78
• 5.2.1 水灰比與彈模關(guān)系分析74-75
• 5.2.2 灰砂比與彈模關(guān)系分析75
• 5.2.3 彈模預(yù)測模型75-78
• 5.3 分級尾砂膠結(jié)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(jié)95-97
• 第六章 結(jié)論97-99
• 6.1 結(jié)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