人工冻结尾矿力学特性单轴压缩试验研究

doi:10.12068/j.issn.1005-3026.2016.01.026

东北大学学报:自然科学版 ›› 2016, Vol. 37 ›› Issue (1): 123-127.DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2016.01.026

人工冻结尾矿力学特性单轴压缩试验研究

魏作安^1,2，杨永浩^1,2，徐佳俊^1,2，陈宇龙³

(1. 重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室，重庆400030；2. 重庆大学复杂煤气层瓦斯抽采国家地方联合工程实验室，重庆400030； 3. 东京大学土木工程系，日本东京113-8656)

收稿日期:2014-05-08 修回日期:2014-05-08 出版日期:2016-01-15 发布日期:2016-01-08
通讯作者: 魏作安
作者简介:魏作安(1965-)，男，江西安义人，重庆大学教授，博士生导师.
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(11372363)；江西省“赣鄱英才555工程”项目.

Experimental Study on the Mechanical Properties of Frozen Tailings by Uniaxial Compression Tests

WEI Zuo-an^1,2 ，YANG Yong-hao^1,2， XU Jia-jun^1,2，CHEN Yu-long³

1. State Key Laboratory of Coal Mine Disaster Dynamics and Control， Chongqing University， Chongqing 400030，China; 2. State and Local Joint Engineering Laboratory of Methane Drainage in Complex Coal Gas Seam， Chongqing University， Chongqing 400030，China; 3. Department of Civil Engineering， University of Tokyo， Tokyo 113-8656， Japan.

Received:2014-05-08 Revised:2014-05-08 Online:2016-01-15 Published:2016-01-08
Contact: WEI Zuo-an
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摘要/Abstract

摘要： 尾矿的冻结会影响尾矿坝的稳定性.通过室内单轴压缩试验，研究了经人工冻结四类尾矿的力学特性及其4个影响因素.研究结果显示，冻结尾矿单轴压缩破坏形式有三种，即斜面剪切破坏、径向拉伸破坏和复合式破坏.冻结尾矿单轴压缩全应力-应变曲线可分4个阶段:初始应变软化阶段、线性应变硬化阶段、非线性应变硬化阶段和非线性应变软化阶段.在4个影响因素中，冻结尾矿的单轴抗压强度与平均粒径呈对数关系，与干密度呈指数关系，与含水率呈线性递增关系，与加载速率呈二次抛物线增长关系.而冻结尾矿的变形模量与平均粒径呈自然对数关系，与干密度亦呈指数函数关系，与含水率则呈二次抛物线关系，与加载速率呈指数函数增长关系.

关键词: 尾矿, 单轴压缩, 力学性质, 变形特征, 冻结尾矿

Abstract: The frozen of tailings can affect the stability of the tailing dam. The uniaxial compression tests were carried out to study the mechanical characteristics of artificial frozen tailing and its four influence factors. There are three types of failure modes for frozen tailing specimen， i.e. shear failure in oblique section， tensile failure in radial direction and composite failure mode. The stress-strain curve of the frozen tailings samples can be divided into four stages: the axial compressive tests as initial stain softening stage， linear strain hardening stage， nonlinear strain hardening stage and softening stage. In the four factors， the uniaxial compressive strength is logarithmically related to the average particle size， exponentially related to the dry density ，linearly related to the moisture and parabolically related to the loading rate. The deformation modulus of frozen tailings is logarithmically related to the average particle size， exponentially related to the dry density and loading rate， and parabolically related to the water content.

Key words: tailings, uniaxial compression, mechanical property, deformation characteristics, frozen tailings

中图分类号:

TU445

魏作安，杨永浩，徐佳俊，陈宇龙. 人工冻结尾矿力学特性单轴压缩试验研究[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2016, 37(1): 123-127.

WEI Zuo-an ，YANG Yong-hao， XU Jia-jun，CHEN Yu-long. Experimental Study on the Mechanical Properties of Frozen Tailings by Uniaxial Compression Tests[J]. Journal of Northeastern University Natural Science, 2016, 37(1): 123-127.

参考文献

[1]Wijeweera H，Joshi R C.Compressive strength behavior of fine grained frozen soils ［J］.Canadian Geotechnical Journal，1990，27(3):472-483.
[2]Christ M，Kim Y C.Experimental study on the physical-mechanical properties of frozen silt ［J］.Geotechnical Engineering，2009，13(5):317-324.
[3]Lai Y M，Xu X T，Dong Y H，et al.Present situation and prospect of mechanical research on frozen soils in China ［J］.Cold Regions Science and Technology，2013，87(3):6-18.
[4]李海鹏，林传年，张俊兵，等.饱和冻结黏土在常应变率下的单轴抗压强度［J］.岩土工程学报，2004，26(1):105-109.(Li Hai-peng，Lin Chuan-nian，Zhang Jun-bing，et al.Uniaxial compressive strength of saturated frozen clay at constant strain rate ［J］.Chinese Journal of Geotechnical Engineering，2004，26 (1):105-109.)
[5]刘增利，张小鹏，李洪升.原位冻结黏土单轴压缩试验研究［J］.岩土力学，2007，28(12):2657-2660.(Liu Zeng-li，Zhang Xiao-peng，Li Hong-sheng.Experimental study of uniaxial compression of clay frozen in situ ［J］.Rock and Soil Mechanics，2007，28(12):2657-2660.)
[6]Yang Y G，Lai Y M，Chang X X.Laboratory and theoretical investigations on the deformation and strength behaviors of artificial frozen soil ［J］.Cold Regions Science and Technology，2010，64(7):39-45.
[7]Dixon-Hardy DW，Engels J M.Guidelines and recommendations for the safe operation of tailings management facilities［J］.Environmental Engineering Science，2007，24(5):625-637.
[8]Yin G Z，Li G Z，Wei Z A，et al.Stability analysis of a copper tailings dam via laboratory model tests:a Chinese case study ［J］.Minerals Engineering，2011，24(2):122-130.
[9]Wei Z A，Yin G Z，Wang J G，et al.Design，construction and management of tailings storage facilities for surface disposal in China:Case studies of failures ［J］.Waste Management & Research，2013，31(1):106-112.
[10]刘石桥，陈章友，张曾.冬季高寒地区冻土对尾矿库的危害及防治措施［J］.工程建设，2008，40(1):22-26.(Liu Shi-qiao，Chen Zhang-you，Zhang Zeng.Harm of frozen earth to tailing reservoir in high-cold area in winter and its prevention and control measures ［J］.Engineering Construction，2008，40(1):22-26.)

[1]	贾蓬，李博，祝鹏程，王琦伟. 单轴受压高温损伤砂岩的电学响应特征[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2023, 44(4): 558-564.
[2]	顾晓薇，殷士奇，张伟峰，李晓慧. 机械活化对铁尾矿火山灰活性的影响[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2022, 43(8): 1168-1176.
[3]	邵安林，苏兴国，韩跃新，李艳军. 东鞍山浮选尾矿预富集精矿悬浮磁化焙烧试验研究[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2022, 43(5): 703-708.
[4]	魏作安，谢金鑫，赵筠康，路停. 化学抑尘剂对铜尾矿库区草本植物适生性的影响[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2022, 43(12): 1799-1804.
[5]	康玉梅，张乃源，任超，陈猛. 单轴压缩作用下CFST柱的声发射特征[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2021, 42(5): 720-726.
[6]	李艺，李少锋，高炎. 氯盐干湿循环下尾矿球混凝土气体渗透性与孔轴线可靠性[J]. 东北大学学报（自然科学版）, 2021, 42(10): 1483-1490.
[7]	李松林，汤明高，许强，付小林. 库水位上升条件下浮托减重型滑坡离心模型试验[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2020, 41(5): 616-623.
[8]	程云虹，黄菲，齐珊珊，李文川. 高硅型铁尾矿对混凝土碳化及抗硫酸盐腐蚀性能的影响[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2019, 40(1): 121-126.
[9]	赵永，杨天鸿，于庆磊，张鹏海. 基于离散元方法的预制裂纹扩展过程分析[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2018, 39(7): 1038-1043.
[10]	王述红，张雨浓，黄立夫，肖福坤. 岩体中孔与裂纹贯通破坏模式图形判别法[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2018, 39(5): 705-709.
[11]	郑强，吴文远，边雪. 白云鄂博尾矿一步法焙烧实验研究[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2018, 39(2): 205-210.
[12]	郑强，边雪，吴文远. 白云鄂博稀土尾矿的工艺矿物学研究[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2017, 38(8): 1107-1111.
[13]	郑欣，安华明，张放，许开立. 尾矿坝溃坝生命损失风险控制[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2017, 38(4): 566-570.
[14]	赵兴东，徐继涛，姬祥，刘建坡. 基于声发射活动参数的岩石破裂过程应力阈值确定[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2017, 38(2): 270-274.
[15]	梁力，刘奇，李明. 基于变权综合层次分析法的尾矿库溃坝风险模型[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2017, 38(12): 1790-1794.

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Experimental Study on the Mechanical Properties of Frozen Tailings by Uniaxial Compression Tests

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