没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
高浓度浆液具有环保、节能、减排、安全、高效等特点,正逐步被认可与应用,其注入到采空区后通常形成支撑圆台,不同堆积角度圆台对上覆岩层的支撑效果不同,掌握堆积角度对圆台承载力影响至关重要。为研究堆积角度对圆台承载力的作用规律,利用3D打印技术进行模具制作。选取水泥为胶结材料,标准砂为骨料,配制胶结料和骨料质量比为1:3,水和水泥质量比为0.56的高浓度浆液。将高浓度浆液浇筑到模具中,制作不同堆积角度圆台试样。高浓度浆液在模具中静置1天后脱模,随后将试样放在水中进行养护,待龄期为7天时,利用WAW-300微机控制电液伺服万能试验机,进行单轴抗压试验。结果表明,圆台直径和高度相同时,堆积角越小,极限承载能力越强。堆积角30°、45°和60°的受力-变形曲线上升阶段与经典受压应力-应变曲线一致,破坏过程均可分为Ⅰ短暂弹性阶段;Ⅱ裂隙扩展阶段;Ⅲ维护结构失效阶段。不同堆积角圆台形试样受压破坏过程相似,由于周围材料对受力核心区的围护,起到了提供围压的作用,使得堆积角越小,围压越大,圆台试样越不易被破坏。随着堆积角度的增大,试样单位体积承载力增大。不考虑墩柱的排布设计,只考虑其承载力算数和时,同一注浆
资源推荐
资源详情
资源评论
1
采空区治理中堆积角对充填墩柱承载力影响试验研究
朱世彬*,王晓东,许刚刚,苗贺朝
(中煤科工集团西安研究院有限公司,西安 710000)
基金项目:国家自然科学基金项目
(51404295)
;陕西省自然科学基础研究计划项目
(2016JM5056;2015JQ5185)
;中煤科工集团
西安研究院有限公司科技创新基金项目(2017XAYZD04)
作者简介:朱世彬(1987-),女,汉族,安徽五河人,助理研究员,博士,主要从事矿山地质灾害防护和采空区治理方面的研
究工作。
Tel
:
029-85576504
,
E-mail
:
zhushibin@cctegxian.com
摘 要:高浓度浆液具有环保、节能、减排、安全、高效等特点,正逐步被认可与应用,其注入到采空区后通常形成支撑圆
台,不同堆积角度圆台对上覆岩层的支撑效果不同,掌握堆积角度对圆台承载力影响至关重要。为研究堆积角度对圆台承载
力的作用规律,利用 3D 打印技术进行模具制作。选取水泥为胶结材料,标准砂为骨料,配制胶结料和骨料质量比为 1:3,
水和水泥质量比为 0.56 的高浓度浆液。将高浓度浆液浇筑到模具中,制作不同堆积角度圆台试样。高浓度浆液在模具中静
置
1
天后脱模,随后将试样放在水中进行养护,待龄期为
7
天时,利用
WAW-300
微机控制电液伺服万能试验机,进行单轴
抗压试验。结果表明,圆台直径和高度相同时,堆积角越小,极限承载能力越强。堆积角 30°、45°和 60°的受力-变形曲
线上升阶段与经典受压应力
-
应变曲线一致,破坏过程均可分为Ⅰ短暂弹性阶段;Ⅱ裂隙扩展阶段;Ⅲ维护结构失效阶段。
不同堆积角圆台形试样受压破坏过程相似,由于周围材料对受力核心区的围护,起到了提供围压的作用,使得堆积角越小,
围压越大,圆台试样越不易被破坏。随着堆积角度的增大,试样单位体积承载力增大。不考虑墩柱的排布设计,只考虑其承
载力算数和时,同一注浆量下,堆积角越大,承载效果越好。
关键词:大空洞采空区;高浓度浆液;充填墩柱;堆积角;承载力
中图分类号: 文献标识码:
A
Experimental Study on Influence of Stacking angles on the Bearing
Capacity of Filled Pier in the Treatment of Large Hollow Goaf
ZHU Shi-bin*, WANG Xiao-dong, XU Gang-gang, MIAO Hechao
( Xi'an Research Institute of China Coal Technology & Engineering Group Corp, Xi’an, 710000, China)
Abstract: High-concentration slurry is environmentally-friendly, energy-saving, emission-reducing, safe, and efficient. It is gradually
recognized and applied. After being injected into the goaf, the supporting round table is usually formed. Different stacking angles
have different supporting effects on overlying strata. And it is important to grasp the influence of the stacking angle on the bearing
capacity of the round table. In order to study the effect of the stacking angle on the bearing capacity of the round table, the 3D
printing technology was used to make the mold. The cement was selected as the cementing material, the standard sand was the
aggregate, and the high-concentration slurry with the mass ratio of the cement and the aggregate was 1:3, and the mass ratio of the
water to the cement was 0.56. The high-concentration slurry was poured into a mold to prepare round table samples of different
stacking angles. The high-concentration slurry was released after being allowed to stand in the mold for 1 day, and then the samples
were placed in water for curing. When the age was 7 days, the uniaxial compression test was carried out by a WAW-300
microcomputer controlled electro-hydraulic servo universal testing machine. Test results show that, when the diameter and height of
the circular truncated cone are the same, the smaller the stacking angle, the stronger the ultimate bearing capacity. The
force-deformation curve rise phase of the stacking angles of 30°, 45°, and 60° is consistent with the stress-strain curve during the
classical compression process. The failure process can be divided into I transient elastic phase; II fracture expansion phase; III
maintenance structure failure phase. The frustum of a cone specimens with different stacking angles are similar in compression
process. Due to the surrounding material's protection of the core area, the confining pressure is provided, so that the smaller the
stacking angle, the larger the confining pressure, and the more difficult the frustum of a cone specimen is to be destroyed. As the
packing angle increases, the unit volume bearing capacity of the sample increases. Regardless of the layout design of the piers, only
the arithmetic sum of bearing capacities of all piers is considered. When the amount of grouting is the same, the larger the stacking
angle, the better the bearing effect.
Key words: large hollow goaf; high concentration slurry; filled pier; stacking angle; the bearing capacity
2
0 引 言
煤矿资源一直作为我国的主要资源被人们广
泛开采与利用,受不同年代技术水平的限制,煤矿
开采后遗留大量采空区,一方面严重影响矿井安全
高效生产
[1,2]
,另一方面,随着现代化进程加快,
很多桥梁、铁路、建筑等工程需要经过采空区,这
些尚未治理的大空洞采空区成为威胁人们生活的
主要因素,亟待治理
[3-5]
。
实践证明,全充填注浆法是当前采空区治理的
常用方法,具有施工简便、能从根本上治理、适用
范围广等优势
[6-9]
,但由于全充填浆液浓度较低,流
动性较强,所注浆液既充填采空区空洞,又充填采
空区裂隙,且浆液经常通过裂隙流走,注浆方量巨
大,浪费大。为进一步降低成本,高浓度浆液正逐
步进入科研人员的视野
[10-14]
。高浓度浆液具有浓度
高、粘度大、扩散距离有限等特点,因此,其充填
采空区既可防止浆液沿裂隙流走而造成的浪费,同
时又可以根据控制浆液配比和浓度等因素进而控
制其扩散距离和堆积形态,并按设计需求对采空区
进行局部支撑。目前,对于高浓度浆液的研究主要
集中在材料的优化配比
[22-24]
、浆料在管道中的流动
特性
[25,26]
和高浓度浆液的标准抗压强度
[20]
方面,如
王洪江等人
[15]
研究了饱和率、泌水率、全尾砂级配
对充填膏体性质的影响;于润沧等人
[16]
建立了临界
流态质量分数的数学模型;吴爱祥等人
[17,18]
分析了
泵送剂对浆液流动影响,探讨了浆料对管道输送阻
力特性;王新民等人
[19]
研究了浆料的流动沉积规
律;张小瑞等人
[20]
研究了不同浆液配比下 28 天龄
期标准试样充填体单轴抗压强度;程海勇等人
[21]
利用标准单轴抗压试验对不同硫含量的膏体强度
进行研究。受浆液自身材料特性和注浆工艺等条件
的影响,浆液注入到大空洞采空区后将形成不同堆
积角度支撑圆台
[27]
,该圆台支撑效果受堆积角影响
显著。而目前关于堆积角度对圆台试样承载性能影
响研究还比较少。因此,本文利用 3D 打印技术制
模,制作不同堆积角高浓度水泥砂浆圆台试样,进
行无侧限抗压强度试验,研究不同堆积角对圆台承
载力影响规律,为实际高浓度浆液充填采空区后形
成的充填墩柱承载情况和间距设计提供一定的试
验依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验材料中胶结料为 PC325 复合型硅酸盐水
泥,骨料为 ISO 试验标准砂,水为室内自来水,试
验中胶结料和骨料质量比为 1:3,试验中水和水泥
的质量比为 0.56。
1.2 试验方法
本试验研究堆积角对高浓度浆液充填圆台强
度的影响规律,利用 3D 打印技术,打印制作圆台
试验模具来模拟不同堆积角充填圆台,模具为圆台
形套筒,顶部内径为 50mm,高度为 50mm,模具
堆积角度分别为 30°、45°、60°和 90°。按照
浆液配比,配制高浓度浆液,将浆液倒入模具内,
静置 1 天后,脱模,将试样放在水中进行养护,待
龄期为 7 天时,利用 WAW-300 微机控制电液伺服
万能试验机,进行单轴抗压试验,制成的试样照片
如图 1 所示。每组试验制作三个平行试样,试验结
果取平均值。
图
1
不同堆积角试样照片
Fig.1 Sample photo of different stacking angles
2
试验结果及分析
2.1 堆积角对极限破坏力的影响
0 15 30 45 60 75 90
0
20
40
60
80
100
极 限 破 坏 力 (kN)
堆 积 角 ( ° )
20.2
46.8
67.9
92.5
图 2 不同堆积角对应极限破坏力柱状图
Fig.2 Ultimate collapsing force histogram of different
stacking angles
由图 2 可知,堆积角对试样的单轴压缩极限破
坏力影响较大,随着堆积角的减小,试样的极限破
剩余7页未读,继续阅读
资源评论
weixin_38634037
- 粉丝: 7
- 资源: 958
上传资源 快速赚钱
- 我的内容管理 展开
- 我的资源 快来上传第一个资源
- 我的收益 登录查看自己的收益
- 我的积分 登录查看自己的积分
- 我的C币 登录后查看C币余额
- 我的收藏
- 我的下载
- 下载帮助
最新资源
- 10、安徽省大学生学科和技能竞赛A、B类项目列表(2019年版).xlsx
- 9、教育主管部门公布学科竞赛(2015版)-方喻飞
- C语言-leetcode题解之83-remove-duplicates-from-sorted-list.c
- C语言-leetcode题解之79-word-search.c
- C语言-leetcode题解之78-subsets.c
- C语言-leetcode题解之75-sort-colors.c
- C语言-leetcode题解之74-search-a-2d-matrix.c
- C语言-leetcode题解之73-set-matrix-zeroes.c
- 树莓派物联网智能家居基础教程
- YOLOv5深度学习目标检测基础教程
资源上传下载、课程学习等过程中有任何疑问或建议,欢迎提出宝贵意见哦~我们会及时处理!
点击此处反馈
安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
信息提交成功