本文關(guān)鍵詞：含硫全尾砂膠結(jié)充填體膨脹及強(qiáng)度特性研究

  更多相關(guān)文章： 含硫 膠結(jié)充填 膨脹 強(qiáng)度 XRD分析 SVM預(yù)測(cè) 損傷本構(gòu)

【摘要】：以含硫尾砂為骨料的膠結(jié)充填體隨著養(yǎng)護(hù)齡期的延長(zhǎng)會(huì)出現(xiàn)明顯的膨脹現(xiàn)象,有時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)酥松或崩解,致使充填體強(qiáng)度急劇下降,直接導(dǎo)致充填體失穩(wěn),給安全生產(chǎn)帶來(lái)巨大隱患。本文以含硫尾砂膠結(jié)充填體為研究對(duì)象,探究不同含硫量尾砂的充填體試件膨脹及強(qiáng)度特性,分析其膨脹的化學(xué)機(jī)理,并進(jìn)行充填體荷載破壞的損傷本構(gòu)模型研究,為含硫充填體膨脹災(zāi)害控制提供理論基礎(chǔ)。具體研究?jī)?nèi)容如下:(1)基礎(chǔ)試驗(yàn)與理論分析。全尾砂物理性質(zhì)、化學(xué)成分和級(jí)配測(cè)試表明,尾砂含硫量約4%,粒度較細(xì)、滲透性差、級(jí)配良好。研究了硅酸鹽水泥的水化機(jī)理、水泥基材料硫酸鹽侵蝕機(jī)理,對(duì)比分析含硫充填體硫化侵蝕與其的異同,探究含硫充填體膨脹、開(kāi)裂、崩解的化學(xué)機(jī)理和破壞模式。(2)室內(nèi)配比試驗(yàn),探究含硫充填體的膨脹及強(qiáng)度特性。以含硫量、料漿濃度、水泥用量、養(yǎng)護(hù)齡期4個(gè)參數(shù)為影響因素,并設(shè)置了5個(gè)水平,再以標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)條件下的充填體膨脹率、單軸抗壓強(qiáng)度為判別指標(biāo)進(jìn)行正交試驗(yàn)。(3)利用極差分析法獲得充填體膨脹率影響因素優(yōu)先級(jí),養(yǎng)護(hù)初期(14d)為:水泥用量料漿濃度含硫量;養(yǎng)護(hù)28d至120d為:水泥用量含硫量料漿濃度。利用多元線性回歸方法建立了充填體膨脹率的預(yù)測(cè)模型,描述充填體膨脹規(guī)律。為更高精度的預(yù)測(cè)充填體膨脹率,嘗試支持向量機(jī)(SVM)方法并實(shí)現(xiàn)了對(duì)充填體膨脹率的有效預(yù)測(cè)。(4)含硫充填體膨脹化學(xué)機(jī)理分析,借助X衍射分析法(XRD)對(duì)不同硫含量、水泥用量、養(yǎng)護(hù)齡期充填體粉末進(jìn)行對(duì)比分析。XRD衍射圖譜顯示,各對(duì)比組的石膏、鈣礬石、水化硅酸鈣等晶體衍射特征峰會(huì)有明顯不同。揭示了含硫充填體膨脹的化學(xué)機(jī)理:因硫(化物)轉(zhuǎn)化為硫酸根并形成侵蝕效應(yīng),生成石膏、鈣礬石等膨脹晶體,致使充填體產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力,同時(shí)消耗部分水化硅酸鈣降低骨料間的粘結(jié)程度,從而造成充填體的開(kāi)裂崩解。(5)分析充填體強(qiáng)度數(shù)據(jù),養(yǎng)護(hù)初期(14d)其強(qiáng)度值較低,與水泥用量、料漿濃度間呈正相關(guān),與硫含量呈先降后增的趨勢(shì)。養(yǎng)護(hù)28d及以后,部分充填體試件表面出現(xiàn)裂紋等明顯缺陷,同配比的試件試驗(yàn)獲得的抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)十分離散,已不能通過(guò)試驗(yàn)手段有效獲得其抗壓強(qiáng)度。(6)含硫充填體損傷本構(gòu)模型研究,取試件規(guī)整、表面無(wú)明顯缺陷試件的單軸抗壓全應(yīng)力——應(yīng)變曲線為研究對(duì)象,推導(dǎo)基于Weibull強(qiáng)度理論的損傷本構(gòu)模型并修正,使之更符合含硫充填體單軸荷載下變形破壞規(guī)律。
【關(guān)鍵詞】：含硫 膠結(jié)充填 膨脹 強(qiáng)度 XRD分析 SVM預(yù)測(cè) 損傷本構(gòu)
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TD853.34
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-15
• 1.1 選題背景10
• 1.2 含硫尾砂膠結(jié)充填研究的意義10-11
• 1.3 國(guó)內(nèi)外含硫尾砂處置的研究現(xiàn)狀11-12
• 1.4 充填體硫化物侵蝕的理論淺析12-13
• 1.5 本文研究的主要內(nèi)容及關(guān)鍵問(wèn)題13-15
• 1.5.1 含硫充填體侵蝕理論分析及試驗(yàn)研究13
• 1.5.2 充填體膨脹規(guī)律預(yù)測(cè)13
• 1.5.3 充填體膨脹化學(xué)機(jī)理分析13
• 1.5.4 含硫全尾砂膠結(jié)充填體損傷本構(gòu)模型研究13
• 1.5.5 技術(shù)路線圖13-15
• 第二章 含硫全尾砂物化性質(zhì)及硫化侵蝕機(jī)理研究15-23
• 2.1 膠結(jié)材料15
• 2.2 充填骨料15-17
• 2.2.1 尾砂的基本物理性質(zhì)15
• 2.2.2 主要試驗(yàn)方法及試驗(yàn)設(shè)備15-16
• 2.2.3 尾砂的粒級(jí)組成16
• 2.2.4 尾砂的基本化學(xué)成分16-17
• 2.3 水泥水化機(jī)理基礎(chǔ)17-19
• 2.3.1 水泥的水化過(guò)程17-18
• 2.3.2 水泥的水化產(chǎn)物18-19
• 2.4 水泥基膠結(jié)材料侵蝕機(jī)理19
• 2.4.1 水泥基膠結(jié)材料硫酸鹽侵蝕機(jī)理19
• 2.4.2 含硫水泥基膠結(jié)充填體侵蝕機(jī)理19
• 2.5 含硫水泥基膠結(jié)材料侵蝕破壞類(lèi)型19-23
• 2.5.1 鈣礬石結(jié)晶破壞20
• 2.5.2 石膏晶體破壞20
• 2.5.3 碳硫硅鈣石晶體破壞20
• 2.5.4 膨脹晶體的生成過(guò)程20-23
• 第三章 充填體強(qiáng)度及膨脹規(guī)律試驗(yàn)23-36
• 3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案23-25
• 3.2 試驗(yàn)實(shí)施25-26
• 3.3 試驗(yàn)結(jié)果分析26-35
• 3.3.1 充填體收縮、膨脹規(guī)律分析26-27
• 3.3.2 充填體膨脹率極差分析27-29
• 3.3.3 含硫量對(duì)充填體膨脹特性的影響29-30
• 3.3.4 料漿濃度對(duì)充填體膨脹特性的影響30-32
• 3.3.5 水泥用量對(duì)充填體膨脹特性的影響32-34
• 3.3.6 養(yǎng)護(hù)期對(duì)含硫充填體膨脹特性的影響34-35
• 3.4 結(jié)論35-36
• 第四章 充填體膨脹率預(yù)測(cè)分析36-44
• 4.1 充填體膨脹率的回歸分析36-37
• 4.2 充填體膨脹率的支持向量機(jī)(SVM)預(yù)測(cè)37-42
• 4.2.1 SVM模型的參數(shù)尋優(yōu)算法38-39
• 4.2.2 膨脹率預(yù)測(cè)流程39-40
• 4.2.3 數(shù)據(jù)處理40-41
• 4.2.4 三種算法結(jié)果的驗(yàn)證41-42
• 4.3 結(jié)論42-44
• 第五章 含硫充填體膨脹化學(xué)機(jī)理分析44-52
• 5.1 分析方法綜述44
• 5.2 X衍射操作與數(shù)據(jù)測(cè)量44-47
• 5.2.1 衍射樣品制備44-45
• 5.2.2 試驗(yàn)儀器及儀器參數(shù)設(shè)定45-46
• 5.2.3 試樣操作流程46-47
• 5.2.4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法47
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析47-51
• 5.3.1 尾砂XRD分析47-48
• 5.3.2 不同硫含量的充填體粉末XRD分析48-49
• 5.3.3 不同水泥用量的充填體粉末XRD分析49-50
• 5.3.4 養(yǎng)護(hù)齡期延長(zhǎng)的充填體粉末XRD分析50-51
• 5.4 結(jié)論51-52
• 第六章 含硫充填體損傷本構(gòu)模型研究52-62
• 6.1 含硫充填體強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果分析52-54
• 6.2 含硫充填體損傷本構(gòu)模型54-55
• 6.3 損傷本構(gòu)模型構(gòu)建55-58
• 6.4 損傷本構(gòu)模型修正58-60
• 6.5 基于養(yǎng)護(hù)齡期影響的損傷模型構(gòu)建60-62
• 第七章 結(jié)論及展望62-64
• 7.1 本文研究工作總結(jié)62
• 7.2 主要結(jié)論62-63
• 7.3 展望63-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 附錄A68-71
• 致謝71-72
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果72

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：921903