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《煤矸石強(qiáng)度特性》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、掉l3卷掉1期巖土力學(xué)Vo1．13No．1l992年3月RockandSollMechanicsMnr1992煤矸石的強(qiáng)度特性李作勤程康擒要本文首先討論煤開石的應(yīng)力一應(yīng)變、抗剪強(qiáng)度=者與試樣尺寸的關(guān)系；其次，研究=者的試齄變形速率效應(yīng)；其三．研究其應(yīng)力一應(yīng)變的歸一化性態(tài)1最后，用松弛和蠕變相耩古的方法來研究煤矸石的強(qiáng)廖變化現(xiàn)象，從另一塒面揮討土的長期強(qiáng)度降低機(jī)理關(guān)■餌：曲I矸石，抗剪曩度．松弛一皤變l前言煤矸石是含有少量煤炭的石頭，含煤份稍高者和一定比例的煤炭混合還可作某些部門的燃料，如燒磚瓦，保溫取暖等。煤份含量很低而沒有燃燒價(jià)值的煤矸石，是煤礦開采中的菠物。在大型礦
2、井周圍，總有堆積如山的煤矸石，占用不少寶貴的耕地。因此，給煤矸石找出路，使其派上用場便成為人們十分關(guān)注的問題。在煤礦開采中，為了提高煤的采取率，人們正在試采礦區(qū)鐵路路基下臥的煤層(過去是保留的)，由此引起路基的不斷下沉。要確保正常運(yùn)輸和生命財(cái)產(chǎn)的安全，路面標(biāo)高必須保持一定，這就需要對路基不斷地進(jìn)行幫填。就地取用煤矸石作填筑材料行嗎?若行I就是變度物為有用之物，既節(jié)省大量的其它材料及其運(yùn)輸費(fèi)用，同時(shí)減少堆放場地，有巨大的經(jīng)濟(jì)效益。為回答這一問題，我們對煤矸石的力學(xué)特性，進(jìn)行較全面的試驗(yàn)研究。關(guān)于這方面的工作，國內(nèi)外報(bào)導(dǎo)尚少。由于煤炭生產(chǎn)在我國“四化”建設(shè)中占有舉足輕重的地
3、位，因而煤矸-石作為建筑材料的研究具有重要的意義。2試料的物性及試驗(yàn)方法試驗(yàn)用的煤矸石，取自淮南煤礦，其比重0：2．41j天然容重=16．8-19．3kN／m；含水量：5．0-10．8。經(jīng)￡光衍射分析和差熱分折，其礦物成份以高嶺石為主，少量伊里石，其它是煤、石英和少量碳酸鹽。為了滿足試料的最大粒徑?和試樣直徑的比值D≤1／5，在天然的煤矸石中剔除少量粒徑大于6cm的顆粒后作=30cm的大型三軸試驗(yàn)，其粒徑級配為圖1中的曲線1，其不均勻系數(shù)==1B。剔除粒徑大于2cm后怍收稿時(shí)間：1991年9月20日，改同時(shí)間1991年12月8日。32巖土力學(xué)1992盎el一ai_萬¨)
4、該模型在土工界廣泛應(yīng)用，不必贅述。煤矸石是非粘性材料，和砂性礫質(zhì)土，粘性礫質(zhì)土㈣，正常壓密粘呈土類1一樣，一般用雙曲線模型均能較滿意地進(jìn)行描述，問題是如何確定曰，值。對煤矸石，曰和的關(guān)系不符合下式f=KP(／P。)(2)本試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)-隨口；的變化受較多因素的影響，它。一，j0sP反映了煤矸石的復(fù)雜性。正常壓密粘土的強(qiáng)度與有效圖2-b。值與，一的關(guān)系固結(jié)壓力j有單一對應(yīng)關(guān)系，當(dāng)口；=0時(shí)，強(qiáng)度為Fig．2_bRelationshipbetween零，；增大，口-基本上遵循上述規(guī)律增大?？墒敲簐alue。andconfiningpressurea。矸石的密度不僅與靜水應(yīng)力有關(guān)
5、，而且與應(yīng)力條件有關(guān)。由于架空現(xiàn)象的存在，靜水應(yīng)力引起的壓密效果不如綜臺應(yīng)力的顯著，剪應(yīng)力對體變的交叉作用較為強(qiáng)烈。密度與§沒有單一對應(yīng)關(guān)系，且不能引用先期固結(jié)壓力的概念，因而-值不僅決定于；的大小，還與土●的起始密度，即與應(yīng)力歷史，作用力的性質(zhì)，形成條件，并由此形成的剪脹(縮)性有關(guān)。對于本試驗(yàn)采用的兩種試樣尺寸，各自有近乎相同的起始密度，d一與；的關(guān)系如t圖2一b，；增大到一定程度，值反而降低，就是上述提到的負(fù)剪脹性所致。3．2試樣尺寸對強(qiáng)度的影響兩種試樣尺寸的對比試驗(yàn)結(jié)果如圖3?？梢钥闯?，兩者的差別在一般常規(guī)試驗(yàn)的分散度之內(nèi)，即結(jié)果相當(dāng)吻臺。：a圖3兩種尺寸試樣的
6、莫爾強(qiáng)度包線Fig3MohrBtrengthenvelopes0fsampleswithtwodifferentsize8．基于上述結(jié)果，可以初步認(rèn)為；1．對于粒徑級配較好的土類，對超徑顆粒用剔除法，使其滿足條件；≤l／5，并保持相同的相對密度，在一定范圍內(nèi)用小試樣代替大試祥能夠獲得令人滿意的結(jié)果這樣}第l期李作勤等：煤矸石的強(qiáng)廖特性3s第二，材料的最后強(qiáng)度(。一)與【存在正比側(cè)關(guān)系。按照奠爾一庫侖強(qiáng)度準(zhǔn)則l謄sln~'(5)要滿足上述條件，必須使_-0，=常量。r5．2用平均有效應(yīng)力=：‘；+2j)作歸一化因子的情況’同樣，由關(guān)系式(1)獲得=：(6)J要使1-與有單
7、一對應(yīng)關(guān)系的條件是：==常量1==常量J即第一，起始正切模量冒t隨正比例增長J第二，(1一a)也隨皇正比例增長。同理，依據(jù)莫爾一庫侖強(qiáng)度條件1一I=(2C一tan>cos~+38i(8)要滿足上述條件，必須是(i)r=常量，(ii)，=：，即，值與；有正比例關(guān)系，其比值為tan。實(shí)驗(yàn)證明，基本上滿足上述條件的土類有軟牯土，沒有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度影響的正常固結(jié)精土，松砂㈣，超固結(jié)比OCR相同的超固結(jié)土類m。顯然，煤矸石的，是變量，冒l(fā)也不隨；正比例增長，故不存在歸一化性態(tài)。6松弛和蠕變耦合的試驗(yàn)現(xiàn)象關(guān)于粘土長期強(qiáng)度的測定，陳宗基提出應(yīng)力松弛測定法。通
