会宝岭铁矿全尾砂废石复合充填体沉降规律研究

摘要

借助散体力学、流体力学相关理论,对组成复合充填体的全尾砂、废石和全尾砂水泥胶结体的物理力学性质进行分析,并探讨各物质及复合时沉降的微观力学变化,结合宏观的室内试验及Geo-studio数值模拟,对不同复合比例下的全尾砂废石复合充填体的沉降特性进行了全面的研究,论文的主要研究内容有:
　　(1)根据相关文献及试验标准,对会宝岭铁矿全尾砂与废石的物理性质、级配组成、矿物成分及力学特性等重要参数进行了测试,为室内试验及数值模拟提供了参数支持。
　　(2)应用回归正交组合实验设计和 MATLAB编程寻优等理论进行全尾砂配比实验,研究全尾砂膏体充填料浆流变性能及最优配合比,获得全尾砂膏体充填的经济实用配合比为水泥用量10.5％、充填浓度75%。
　　(3)通过室内试验对复合充填体随时间变化及不同废石比例下的沉降规律进行了详细研究,在静荷载作用下,全尾砂充填体的总沉降量明显大于废石充填体,每组试验中复合充填体的初始沉降量大,并随时间的增加趋于稳定,第15天之后进行顶部胶结充填可以满足顶板稳定性要求,通过线性拟合,充填体的沉降量与时间成对数关系,废石比例占1/2时复合充填体达到稳定的速度更快。
　　(4)利用 Geo-studio数值模拟技术,对影响复合充填体沉降的地应力、不同废石比例等因素进行分析,模拟了矿房的二维尺寸70m×35m下不同废石比例的复合充填体沉降规律,该沉降规律关系曲线图与室内试验获得的不同废石比例的复合充填体沉降关系曲线图相似,室内模型试验在一定程度上能够反映复合充填体的实际沉降规律,为矿山的工程实践提供了重要的理论依据。

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第一章 绪 论

1.1 引言

1.2 研究课题及目的意义

1.3 国内外研究现状及存在问题

1.4 研究内容及基本方法路线

第二章 全尾砂与废石的物理力学性质测试

2.1 物理性质

2.2 级配分析

2.3 渗透系数

2.4 矿物成分

2.5 力学性质

2.6 试验结果及分析

第三章 全尾砂充填料浆最优配比试验

3.1 回归正交实验设计

3.2 试样制备及养护

3.3 试验结果与分析

3.4 最佳配合比优化

3.5 本章小结

第四章 全尾砂废石复合充填体沉降室内试验研究

4.1 试验概述

4.2 充填体沉降理论与分析

4.3 复合沉降试验分析

4.4 小结

第五章 全尾砂废石复合充填体沉降数值模拟

5.1 引言

5.2 模拟软件概述

5.3 数值模拟过程

5.4 数值模型的建立

5.5 沉降影响因素分析

5.6 小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果