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超细全尾砂材料胶凝成岩机理试验 被引量：70
1
作者 徐文彬 杜建华 +1 位作者 宋卫东 陈海燕 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期2295-2302,共8页
矿山充填是保护土地资源、生态环境,实现矿山无废开采和消除重大安全隐患的理想途径。以某矿全尾砂为试验材料,在分析该矿全尾砂材料的化学成分、粒径级配组成等基本物理、化学特性基础上,借助XRD能谱分析和电镜扫描(SEM)方法,得到不同... 矿山充填是保护土地资源、生态环境,实现矿山无废开采和消除重大安全隐患的理想途径。以某矿全尾砂为试验材料,在分析该矿全尾砂材料的化学成分、粒径级配组成等基本物理、化学特性基础上,借助XRD能谱分析和电镜扫描(SEM)方法,得到不同条件下的超细全尾砂材料胶凝成岩微观规律。对比以水泥、固结剂1#和固结剂2#分别为胶结剂时充填体的强度结果表明,在灰砂配比、浓度和龄期相同的条件下3种胶结材料充填体的强度大小为:固结剂1#>固结剂2#>水泥;固结剂1#可替代水泥作为矿山全尾砂胶结充填的胶结剂,且价格比水泥便宜,有利于降低矿山充填成本。对不同条件下的充填体强度曲线进行拟合,得到充填体的单轴抗压强度增长规律:在养护龄期28 d之内,充填体单轴抗压强度增长规律随龄期变化基本相同,皆遵循指数函数曲线增长规律;当以固结剂1#、2#分别作为胶结材料时,强度增长规律与水泥为胶结剂时相同;强度增长曲线趋势与灰砂配比、料浆浓度以及养护龄期正相关。 展开更多
关键词 全尾砂 微观机制 新型胶结剂 强度规律
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基于均匀试验与智能算法的全固废充填胶凝材料制备 被引量：10
2
作者 李立涛 杨晓炳 +1 位作者 高谦 陈得信 《矿冶工程》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期15-19,共5页
为了制备满足矿山要求的超细尾砂全固废充填胶凝材料,基于均匀设计方案,开展了全固废充填胶凝材料激发剂配比的胶结体强度试验,结果表明,矿渣粉配比量为全尾砂胶结充填体7 d及28 d抗压强度的主要影响因素,脱硫石膏配比量对充填体7 d抗... 为了制备满足矿山要求的超细尾砂全固废充填胶凝材料,基于均匀设计方案,开展了全固废充填胶凝材料激发剂配比的胶结体强度试验,结果表明,矿渣粉配比量为全尾砂胶结充填体7 d及28 d抗压强度的主要影响因素,脱硫石膏配比量对充填体7 d抗压强度影响较大,而钢渣配比量影响28 d抗压强度。建立了胶凝材料配比优化模型,利用智能算法的全局寻优,获得低成本全固废充填胶凝材料最优配比为:脱硫石膏20%、钢渣微粉33%、粉煤灰25%、矿渣微粉22%,材料成本为34.92元/m^3;根据该配比进行了室内制备试验,结果显示,充填体7 d和28 d抗压强度分别达到1.38 MPa和3.56 MPa,并且随着反应龄期增加,该材料体系中C-S-H凝胶和钙矾石的质量损失从3.64%增加到8.7%,充填体强度呈增加趋势。采用该方法制备的胶凝材料能满足矿山要求。 展开更多
关键词 全固废胶凝材料 均匀设计 配比试验 智能算法 充填体
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含软弱夹层土样变形破坏过程细观数值模拟及分析 被引量：22
3
作者 张晓平 吴顺川 +1 位作者 张志增 胡波 《岩土力学》 EI CSCD 北大核心 2008年第5期1200-1204,1209,共6页
基于颗粒流理论,引入接触连接模型和滑动模型,建立了含软弱夹层试样的颗粒流模型。通过颗粒流程序(PFC)数值模型试验,对含软弱夹层试样的强度和破坏发展进行了数值模拟,分别对比了不同围压以及不同夹层参数条件下的应力-应变关系曲线,... 基于颗粒流理论,引入接触连接模型和滑动模型,建立了含软弱夹层试样的颗粒流模型。通过颗粒流程序(PFC)数值模型试验,对含软弱夹层试样的强度和破坏发展进行了数值模拟,分别对比了不同围压以及不同夹层参数条件下的应力-应变关系曲线,通过位移矢量场分析了破坏发展趋势。模拟结果表明,一般围压条件下试样沿软弱夹层滑动破坏,但在某特定围压下,软弱夹层的存在并不起主要控制作用;试样应力-应变关系曲线峰值随软弱夹层颗粒的摩擦系数和法向接触刚度的减小而下降,当颗粒法向接触刚度趋近0时,试样加载初始阶段呈现塑性流变特征;夹层颗粒的切向接触刚度只有低于某一特定值时才会使试样应力-应变关系曲线峰值降低。通过分析,得到了土体颗粒细观参数和宏观力学行为的内在联系,并对土体软弱夹层力学性质和渐进破坏过程有了更进一步的认识。 展开更多
关键词 软弱夹层 细观参数 颗粒流 数值模拟 应力-应变曲线
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冲击荷载作用下胶结充填体的力学特性研究 被引量：32
4
作者 朱鹏瑞 宋卫东 +2 位作者 徐琳慧 汪杰 万飞 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第12期131-137,166,共8页
嗣后充填采矿法二步矿柱回采时,胶结充填体不可避免地受到爆破扰动。动载作用下胶结充填体的力学特性如何,直接关系到矿山的生产安全。借助SHPB(分离式霍布金森压杆)试验技术,进行高应变率下的分级尾砂胶结充填体SHPB动载单轴冲击试验,... 嗣后充填采矿法二步矿柱回采时,胶结充填体不可避免地受到爆破扰动。动载作用下胶结充填体的力学特性如何,直接关系到矿山的生产安全。借助SHPB(分离式霍布金森压杆)试验技术,进行高应变率下的分级尾砂胶结充填体SHPB动载单轴冲击试验,得到其不同应变率条件下的应力-应变曲线,分析了其破坏过程机理。试验结果表明:(1)平均应变率较小时,充填体动态强度增强因子为1左右;随着应变率上升,动载抗压强度变大,动态强度增强因子随之增大;当应变率达到80~100 s-1时,其动态强度增强因子为2左右,最大甚至超过3,体现了显著的应变率相关性;(2)一定范围内,充填体动载抗压强度随浓度、配比的增大而相应的增大;(3)通过对不同应变率下分级尾砂胶结充填体破坏形态的对比归纳,维持其宏观稳定的最高应变率为50 s-1;最后利用ANSYS/LS-DYNA模拟充填体SHPB单轴冲击过程,其应力-应变曲线、充填体破坏特征与试验相互吻合,验证了结论的正确性。 展开更多
关键词 冲击荷载 分离式霍布金森压杆(SHPB) 高应变率 动载强度 LS-DYNA
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适于弱胶结软岩的新型冻结孔封孔材料性能及微结构研究 被引量：18
5
作者 刘娟红 纪洪广 +1 位作者 贺震平 周晓敏 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期595-599,共5页
我国西部地区的弱胶结软岩,岩石强度低,遇水泥化,当采用全深冻结时,冻结壁解冻后时常出现下部冻结管串水,导致工作面涌水和淹井的安全事故。针对这些问题,本文研究适于这种地层的新型冻结孔封孔材料的工作性、强度以及受冻后的抗渗性,... 我国西部地区的弱胶结软岩,岩石强度低,遇水泥化,当采用全深冻结时,冻结壁解冻后时常出现下部冻结管串水,导致工作面涌水和淹井的安全事故。针对这些问题,本文研究适于这种地层的新型冻结孔封孔材料的工作性、强度以及受冻后的抗渗性,并从受冻后的材料的孔结构和SEM形貌来探讨其机理。结果表明：新型冻结孔封孔材料具有很好的流动性,且流动度损失小,浆体的保水性好,无泌水;其3,28 d的抗折、抗压强度都明显高于普通水泥浆,且经受-30℃的低温受冻28 d后的强度损失小;新型冻结孔封孔材料受冻后,开始出现渗水的水压以及渗水范围扩大时的水压要比普通水泥浆封孔材料提高1~2 MPa。微观试验表明：新型封孔材料与普通水泥浆封孔材料相比,总孔隙面积降低、中值孔径减小、孔隙率降低,容重和表观密度增加,混凝土结构密实。 展开更多
关键词 冻结孔 封孔材料 抗渗性 微结构
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崩落法转充填法采矿地表移动二维离散元程序数值模拟及其规律验证 被引量：10
6
作者 曹帅 杜翠凤 +1 位作者 母昌平 雷远坤 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1737-1743,1751,共8页
基于数字式全景钻孔摄像系统及现场统计对井下矿体及围岩进行了节理调查分析,利用Surpac建立了采空区三维模型并进行剖分,最终建立了二维离散元模型(UDEC),研究不同水平矿体开采时位移场的变化规律和采空区上覆岩层的冒落形式,记录并分... 基于数字式全景钻孔摄像系统及现场统计对井下矿体及围岩进行了节理调查分析,利用Surpac建立了采空区三维模型并进行剖分,最终建立了二维离散元模型(UDEC),研究不同水平矿体开采时位移场的变化规律和采空区上覆岩层的冒落形式,记录并分析矿体开采过程中岩石移动角变化规律并进行了对比验证。研究结果表明:充填法开采-430^-500 m矿体时,采空区最大位移为205.6 cm,小于崩落法的215.2 cm;对比充填法和崩落法新副井沉降值和水平位移值发现,充填法地表倾斜率为0.56 mm/m,小于崩落法的1.22 mm/m,水平变形率为1.03 mm/m,小于崩落法的1.31 mm/m,对于控制新副井沉降和地表移动具有良好效果。在崩落法开采时覆岩移动存在一定间歇性和跳跃性,冒落过程中可能形成自稳平衡拱,从而形成隐伏采空区。根据实际监测与模拟结果对比,在同一水平开采时间较长时,移动角减小速率呈跳跃性非均匀变化,表现为缓慢变化-加速变化-缓慢变化-加速变化的循环过程,进一步验证了自稳平衡拱和隐伏采空区的存在。 展开更多
关键词 崩落法 充填法 节理调查 二维离散元程序(UDEC)模型 地表变形
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基于早龄期荷载及负温耦合作用下的仿钢纤维井壁混凝土性能的研究 被引量：9
7
作者 刘娟红 陈志敏 纪洪广 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第12期2140-2145,共6页
在井壁施工期间,随着井筒穿越冲积层厚度的增加,井壁混凝土所受到的冻结应力、自重应力等各种早龄期荷载也随之增加,这些荷载极可能对早龄期混凝土产生不利影响。笔者首先通过空间轴对称问题的弹性力学解答得到施工期间井壁混凝土所受... 在井壁施工期间,随着井筒穿越冲积层厚度的增加,井壁混凝土所受到的冻结应力、自重应力等各种早龄期荷载也随之增加,这些荷载极可能对早龄期混凝土产生不利影响。笔者首先通过空间轴对称问题的弹性力学解答得到施工期间井壁混凝土所受早期荷载的具体数值;以此为基础,自行设计应力加载装置,研究早龄期荷载及负温耦合作用下,仿钢纤维的加入对冻结竖井井壁C60混凝土抗压强度、氯离子扩散性能的影响,并对其机理进行了探讨。结果表明:在早龄期荷载和负温耦合作用下,随着早龄期荷载的增加,抗压强度明显下降,氯离子扩散系数大大的提高,混凝土的渗透性由"中"变为"高";在混凝土中掺入仿钢纤维后可明显增加混凝土在早龄期荷载和负温耦合作用下的受荷载能力以及抗氯离子的渗透性能。 展开更多
关键词 井壁混凝土 早龄期荷载 负温 仿钢纤维
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高水压下基岩冻结壁设计方法 被引量：20
8
作者 周晓敏 贺震平 纪洪广 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期2121-2126,共6页
首先提出了高水压基岩冻结在冻结壁和井壁设计方面存在的问题;其次回顾了冻结法凿井中冻结壁厚度设计理论的发展,客观地揭示了井筒井壁内外分层的力学原因,以及基岩冻结壁设计方面所需考虑的基本问题;第三,探讨了包神公式设计冻结壁的... 首先提出了高水压基岩冻结在冻结壁和井壁设计方面存在的问题;其次回顾了冻结法凿井中冻结壁厚度设计理论的发展,客观地揭示了井筒井壁内外分层的力学原因,以及基岩冻结壁设计方面所需考虑的基本问题;第三,探讨了包神公式设计冻结壁的载荷性质,及与冻结壁外缘载荷的关系,剖析了冻结壁与井筒的几何尺寸、刚度等因素对冻结壁外缘载荷的影响;第四,深入研究了采用拉麦和包神公式进行冻结壁弹性设计的力学条件;第五,定量分析了井筒冻结壁弹性设计的深度范围;最后探讨了冻结基岩许用强度、剪切模量之比等参数对设计冻结壁厚度的影响。 展开更多
关键词 高水压 冻结壁设计 冻结法凿井 含水基岩 冻结压力
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钢渣对矿渣基高水充填材料性能的影响及强度预测 被引量：5
9
作者 董越 杨志强 高谦 《硅酸盐通报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第11期3841-3847,共7页
采用钢渣、矿渣和铁尾砂等固体废弃物制备矿渣基高水充填材料,通过对其正交试验样本建立BP神经网络强度预测模型,并结合实测强度预测出不同龄期15%和25%钢渣掺量高水充填材料的抗压强度,分析了钢渣掺量对高水充填材料物理力学性能的影响... 采用钢渣、矿渣和铁尾砂等固体废弃物制备矿渣基高水充填材料,通过对其正交试验样本建立BP神经网络强度预测模型,并结合实测强度预测出不同龄期15%和25%钢渣掺量高水充填材料的抗压强度,分析了钢渣掺量对高水充填材料物理力学性能的影响,不同龄期高水充填材料水化产物的变化规律。研究表明:通过对正交试验样本建立的BP神经网络强度预测模型,可实现对各龄期不同钢渣掺量的高水充填材料抗压强度的预测;随着钢渣掺量的升高,高水充填材料的强度逐渐下降,吸水率逐渐增大,膨胀收缩率先减小后升高;随着养护龄期的延长,水化产物中的石英、氢氧化钙和斜硅钙石的衍射峰逐渐钝化,方解石、水化硅酸钙、C-S-H(I)和羟镁铝石晶相的衍射峰逐渐锐利。 展开更多
关键词 钢渣基 高水充填材料 力学性能 水化产物
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粉煤灰掺量对铁尾砂充填材料性能的影响 被引量：5
10
作者 董越 杨志强 +1 位作者 高谦 杨晓炳 《广西大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2018年第1期219-225,共7页
为了探究粉煤灰掺量对铁尾砂充填材料性能的影响,通过对正交试验样本的极差分析得到粉煤灰掺量的最优配比,并基于最优配比,采用单一变量法,研究不同粉煤灰掺量对试样的抗压强度和水化产物的影响,分析了粉煤灰掺量对充填材料力学性能的... 为了探究粉煤灰掺量对铁尾砂充填材料性能的影响,通过对正交试验样本的极差分析得到粉煤灰掺量的最优配比,并基于最优配比,采用单一变量法,研究不同粉煤灰掺量对试样的抗压强度和水化产物的影响,分析了粉煤灰掺量对充填材料力学性能的影响规律。研究结果表明,粉煤灰掺量对试样的力学性能影响显著,随着粉煤灰掺量的提高,试样的早期抗压强度逐渐降低,而后期抗压强度逐渐升高;随着粉煤灰掺量的提高,试样水化产物中的钙矾石和水铝钙石的丘状峰逐渐明显,氢氧钙石和石英的衍射峰逐渐减弱,说明在水化反应中,钙矾石和水铝钙石的生成以及氢氧钙石和石英的消耗为材料提供了强度来源。 展开更多
关键词 粉煤灰 铁尾砂 力学性能 充填材料
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