全尾砂膠結(jié)充填體力學行為與調(diào)控

目錄
序
前言
第1章 全尾砂膠結(jié)充填體的三軸力學行為 1
1.1 膠結(jié)充填體單軸壓縮破壞前兆多參數(shù)表征 1
1.1.1 試驗材料來源及準備 1
1.1.2 試驗系統(tǒng)及方法 1
1.1.3 充填體單軸壓縮應(yīng)力-應(yīng)變-電阻率變化特征 3
1.1.4 電阻率-應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系特征階段性劃分及機理 5
1.1.5 充填體壓縮過程紅外信息演化特征 7
1.1.6 充填體壓縮破壞應(yīng)力-電阻率-熱效應(yīng)前兆信息 9
1.2 膠結(jié)充填體三軸壓縮破壞特征 11
1.2.1 膠結(jié)充填體三軸壓縮變形特征 11
1.2.2 三軸壓縮破壞模式特征 14
1.2.3 強度特征 17
1.3 膠結(jié)充填體三軸壓縮能量耗散特征 19
1.3.1 能量耗散原理 19
1.3.2 總能耗變化的數(shù)值分析 20
1.3.3 能耗特征與應(yīng)力的關(guān)系 23
1.3.4 能耗特征與應(yīng)變的關(guān)系 24
參考文獻 26
第2章 含缺陷充填體的力學行為 28
2.1 溫度-裂紋對充填體耦合弱化效應(yīng) 28
2.1.1 裂隙膠結(jié)充填體壓縮破裂全過程變形特征 28
2.1.2 溫度-裂隙耦合作用充填體強度弱化規(guī)律 30
2.1.3 裂紋擴展全過程特征 32
2.2 偏置裂紋充填體斷裂行為 35
2.2.1 試件制備 35
2.2.2 裂紋擴展全程 37
2.2.3 斷面特征 39
2.2.4 斷裂強度及機制 42
2.3 溫度-裂紋耦合作用下充填體斷裂行為 47
2.3.1 熱處理充填體斷裂韌度及超聲特性影響 48
2.3.2 膠結(jié)充填體熱損傷特性 50
2.3.3 熱處理充填體微觀結(jié)構(gòu)量化 52
2.3.4 熱處理充填體裂紋擴展模式 54
2.4 不同溫度條件下含缺陷充填體斷裂行為 58
2.4.1 斷裂韌度 59
2.4.2 超聲特性及微觀結(jié)構(gòu) 62
2.4.3 斷裂特征 64
2.5 不同缺陷裂紋膠結(jié)充填體斷裂數(shù)值模擬反演 67
2.5.1 接觸本構(gòu)模型 68
2.5.2 膠結(jié)充填體細觀參數(shù)標定 69
2.5.3 力鏈場演變 70
2.5.4 速度場變化 72
2.5.5 不平衡力場變化 74
2.5.6 數(shù)值模擬結(jié)果與宏觀響應(yīng)對比 76
參考文獻 78
第3章 層狀充填體的力學行為 80
3.1 試驗設(shè)計與制備 80
3.2 養(yǎng)護齡期對層狀充填體強度的影響 82
3.3 濃度對層狀充填體強度的影響 85
3.4 灰砂配比對層狀充填體強度的影響 86
3.5 充填次數(shù)對層狀充填體強度的影響 87
3.6 層狀充填體破壞特征 91
3.7 工程應(yīng)用 95
參考文獻 96
第4章 單面臨空充填體的力學行為 98
4.1 試驗設(shè)計與制備 98
4.2 高寬比的影響 101
4.3 養(yǎng)護齡期的影響 105
4.4 灰砂配比的影響 108
4.5 多尺度數(shù)值模擬 111
4.5.1 模型尺寸及網(wǎng)格分布 111
4.5.2 邊界條件的設(shè)定 111
4.5.3 材料屬性及力學準則 112
4.6 多尺度數(shù)值模擬結(jié)果 112
4.6.1 應(yīng)力場分布規(guī)律 112
4.6.2 位移場分布規(guī)律 114
4.6.3 塑性區(qū)分布規(guī)律 116
4.6.4 嗣后采場充填體穩(wěn)定性 118
4.7 單面臨空嗣后采場充填體強度選擇 121
4.7.1 采場充填體強度設(shè)計方法 121
4.7.2 單面臨空嗣后采場充填體強度模型 125
4.7.3 臨空面破壞位置 126
4.8 工程實例 131
參考文獻 133
第5章 改性充填體的力學行為 135
5.1 纖維充填料漿流變力學行為 135
5.1.1 膠結(jié)充填料漿流變參數(shù)測試 135
5.1.2 膠結(jié)充填料漿流變模型 137
5.1.3 不同纖維摻量下充填料漿流變曲線 137
5.1.4 纖維摻量對充填料漿流變參數(shù)的影響 140
5.2 溫-時效應(yīng)下膠結(jié)充填料漿流變特性 141
5.2.1 溫-時效應(yīng)下料漿流變曲線 141
5.2.2 養(yǎng)護溫度對料漿流變參數(shù)的影響 143
5.2.3 養(yǎng)護時間對料漿流變參數(shù)的影響 145
5.2.4 溫-時效應(yīng)下料漿流變參數(shù)預(yù)測模型 147
5.3 纖維膠結(jié)充填體力學行為 149
5.3.1 纖維對充填體應(yīng)力-應(yīng)變行為的影響 149
5.3.2 充填體脆性特征 152
5.3.3 纖維摻量對單軸抗壓強度的影響 153
5.4 溫度影響纖維膠結(jié)充填體力學行為 155
5.4.1 應(yīng)力-應(yīng)變曲線 155
5.4.2 抗壓強度與養(yǎng)護溫度的關(guān)系 159
5.4.3 抗壓強度與養(yǎng)護齡期的關(guān)系 161
5.4.4 孔隙結(jié)構(gòu) 163
5.4.5 破壞模式 165
5.5 纖維增強作用機制 166
5.5.1 充填料漿固結(jié)水化特征 166
5.5.2 充填體中纖維分布特征 168
5.5.3 纖維-充填體界面相互作用 169
5.5.4 纖維對充填體孔隙結(jié)構(gòu)的影響 171
5.5.5 纖維充填體的破壞模式 172
5.6 纖維充填體斷裂力學行為 174
參考文獻 177
第6章 凍融循環(huán)全尾砂固結(jié)體的力學行為 178
6.1 試樣制備與方法 178
6.2 凍融循環(huán)對固結(jié)體宏觀結(jié)構(gòu)的影響 179
6.2.1 凍融循環(huán)過程中固結(jié)體質(zhì)量、含水率的變化 179
6.2.2 凍融循環(huán)對固結(jié)體表面結(jié)構(gòu)的影響 181
6.3 凍融循環(huán)固結(jié)體強度演化特性 185
6.3.1 養(yǎng)護齡期對固結(jié)體強度的凍融效應(yīng) 185
6.3.2 灰砂配比對固結(jié)體強度的凍融效應(yīng) 186
6.3.3 凍融循環(huán)次數(shù)對固結(jié)體強度的凍融效應(yīng) 187
6.4 凍融循環(huán)固結(jié)體損傷機理 190
6.4.1 凍融循環(huán)對固結(jié)體單軸壓縮破壞形式的影響 190
6.4.2 凍融循環(huán)對全尾砂固結(jié)體微觀結(jié)構(gòu)的影響 193
6.5 基于超聲波的固結(jié)體凍融損傷評價 195
6.5.1 灰砂配比對固結(jié)體超聲波波速的影響 196
6.5.2 凍融循環(huán)次數(shù)對固結(jié)體超聲波波速的影響 197
6.5.3 固結(jié)體強度與超聲波波速的關(guān)系 199
參考文獻 202