基于不同粒径分布尾砂的充填体强度及损伤特性研究

金爱兵; 王杰; 陈帅军; 李海

doi:10.16285/j.rsm.2021.2187

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基于不同粒径分布尾砂的充填体强度及损伤特性研究

基础理论与实验研究 | 更新时间：2026-06-25

- 基于不同粒径分布尾砂的充填体强度及损伤特性研究
- Strength and damage characteristics of tailings filling body with different particle size distributions
- 岩土力学 2022年43卷第11期页码：3083-3093
- 作者机构：
  
  1. 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京,100083
  2. 北京科技大学土木与资源工程学院,北京,100083
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目（No. 51804018，No. 52174106）
- DOI：10.16285/j.rsm.2021.2187
  中图分类号： TD926.4;TD853.34
- 网络首发：2022-11-29，
  
  纸质出版：2022
- 稿件说明：
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金爱兵, 王杰, 陈帅军, 等. 基于不同粒径分布尾砂的充填体强度及损伤特性研究[J]. 岩土力学, 2022,43(11):3083-3093.

JIN Ai-bing, WANG Jie, CHEN Shuai-jun, et al. Strength and damage characteristics of tailings filling body with different particle size distributions[J]. 2022, 43(11): 3083-3093.
金爱兵, 王杰, 陈帅军, 等. 基于不同粒径分布尾砂的充填体强度及损伤特性研究[J]. 岩土力学, 2022,43(11):3083-3093. DOI： 10.16285/j.rsm.2021.2187.

JIN Ai-bing, WANG Jie, CHEN Shuai-jun, et al. Strength and damage characteristics of tailings filling body with different particle size distributions[J]. 2022, 43(11): 3083-3093. DOI： 10.16285/j.rsm.2021.2187.

摘要

为探究尾砂粒径分布对充填体强度和损伤特性的影响，对超细尾砂（中值粒径=10.1 m）、细尾砂（=37.1 mm）和粗尾砂（=121.31 m）充填体开展单轴压缩试验、扫描电镜试验和数字图像相关（digital image correlation，简称DIC）试验，分析其强度特性和微观结构特征，并基于尖点突变理论，采用小波包技术构建充填体损伤识别指标，量化分析充填体损伤特性。研究结果表明：充填体强度和弹性模量随尾砂的增大呈先增大后减小的趋势，但随着料浆浓度的升高，尾砂粒径对充填体强度和弹性模量的影响减小；相对超细尾砂和粗尾砂充填体，细尾砂充填体粗、细颗粒结合紧密，孔隙度最低，微观结构致密性最好；定义能量变化率（energy change rate，简称ECR）突变点为试件损伤突变的阈值，用于区分试件稳定损伤阶段和加速损伤阶段，其中，超细尾砂、细尾砂和粗尾砂充填体分别在峰值应力的92.83%、92.31%和72.93%处发生损伤突变；随尾砂的增大，充填体破坏模式由剪切破坏向张拉破坏转变，破坏时ECR由 20.65% 增大为 28.25%，损伤破坏程度逐渐加重。研究结果为改良矿山尾砂颗粒级配，进而提高充填体强度奠定了基础。

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