干湿循环下炭质泥岩软弱夹层剪切强度及渗透性演化规律研究

针对云南某露天矿边坡中的炭质泥岩软弱夹层,开展了室内干湿循环加速模拟试验、直接剪切试验和变水头渗透试验,研究了干湿循环作用下炭质泥岩软弱夹层抗剪强度和渗透性的演化规律,分析了循环次数对抗剪强度和渗透系数的影响,结果表明:干湿循环对炭质泥岩软弱夹层的抗剪强度影响显著,不同竖向荷载下,抗剪强度劣化趋势基本相同;随着干湿循环次数的增加,其内摩擦角基本不变,但黏聚力显著减小,且在干湿循环1次时黏聚力减幅最大,2~7次时黏聚力劣化速率较快,在干湿循环超过7次时,炭质泥岩软弱夹层的黏聚力变化速率趋于平缓,最终拟合得出黏聚力与干湿循环次数之间的指数函数关系模型;炭质泥岩软弱夹层的渗透系数和干湿循环次数呈正相关,循环次数在0~4次时渗透系数变化较为平缓,4次之后渗透系数显著增大,在7次循环时达到最大值,之后渗透系数基本不变。研究结果可为类似矿山边坡软弱夹层的强度和渗透系数预测提供参考。

基于响应面分析法的不同粒径尾砂絮凝沉降效果研究

尾砂絮凝沉降技术是矿山充填工艺的核心环节,而尾砂浆溶液浓度、絮凝剂溶液浓度和絮凝剂单耗是影响尾砂絮凝沉降效果的关键因素。为研究不同粒径尾砂絮凝沉降效果的影响,采用Design-Expert软件进行了多因素耦合条件下不同粒径尾砂絮凝沉降试验,确定了多因素耦合条件下的最优絮凝条件,分析了絮团颗粒对尾砂沉降分层的影响,探究了絮凝前后不同粒径尾砂的固结压缩情况,建立了基于响应面分析的多元回归沉降模型。研究结果表明,絮凝剂不仅可以有效提高尾细砂和尾粉砂的沉降速度,还可以明显提高尾砂的固结速度和压缩程度,且絮凝后尾粉砂固结速度和体积压缩量均高于尾细砂。

指数分布型根系根-土复合体强度特性研究

指数分布型是排土场护坡植物根系中十分常见的根型,为进一步揭示根-土复合体固土护坡的内在机理,针对现有数值模拟方法不易还原自然条件下根系真实形态的问题,结合土工试验,优化数值模拟方法,研究了细观尺度下指数分布型根系根-土复合体的力学强度特性,结果表明:根-土复合体试样表现出与素土不同的颗粒位移特征,根系的存在能够显著提高土体的整体性,根的张拉作用限制了土体的侧向变形;构建的根-土复合体离散元模型可以较好地反映含根系土壤的力学效应,根系内部应力主要集中于剪切平面附近的根系部,各垂直荷载下未发现根系整体贯通断裂,断裂整体上呈现出在剪切平面集中、土体内零星分布的特点;素土试样的剪应力-剪切位移曲线呈现出带有波峰的应变软化趋势,而根-土复合体试样呈现出无波峰的应变硬化趋势;草本植物根系主要增大了根-土复合体的黏聚力,对内摩擦角的影响不明显。研究成果对于深入了解根土相互作用加固土壤的机理和推进根-土复合体的数值模拟研究具有重要的参考意义。