2018年基于直剪实验的胶结充填体岩石接触面力学特性研究.pdf

1、北京矿冶研究总院 基于直剪实验的胶结充填体-岩石 接触面力学特性研究基于直剪实验的胶结充填体-岩石 接触面力学特性研究 2018.10.24 第七届黄金科学技术青年论坛 BGRIMM 提纲 提纲 一.研究内容与目的 三.结果分析 二.充填体-岩石接触面直剪实验方案 BGRIMM 北京矿冶研究总院 一.研究内容与目的 Sliding slope BGRIMM 北京矿冶研究总院 一.研究内容与目的 充填体与侧壁岩体的接触作用机理 充填体内部成拱作用及应力分布 采场充填体揭露前后的三维应力的演化及解析 充填体的强度设计提供理论支撑 认识 推算 反馈 Koupouli Nabass J.F.,Bele

2、m Tikou,Rivard Patrice,Effenguet Herv.Direct shear tests on cemented paste backfillrock wall and cemented paste backfillbackfill interfaces.Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering.2016;8:472-9.BGRIMM 北京矿冶研究总院 一.研究内容与目的 国内外研究现状 国内外研究现状 国内研究 国内研究 国外研究 国外研究 国内相关领域研究尚处空白。国内岩石、混凝土及土等领域的直剪实

3、验研究较为完善，但充填体-岩石接触面的大型直剪实验研究尚缺乏。国外主要以Fall和Belem两个团队做了充填体-岩石接触面的直剪实验，得到了一些规律。但国外充填体水泥含量都比较低，没有得到完整的从低灰砂比到高灰砂比充填体-岩石接触面的实验规律。BGRIMM 北京矿冶研究总院 二.充填体-岩石接触面直剪实验方案 莫尔库仑强度准则：莫尔库仑强度准则：cntan实验方法 实验方法 前提假设：对于同一养护龄期和灰砂比的充填体-岩石接触面，其内摩擦角和黏聚力c不变。采用直剪实验来表征测试充填体-岩石接触面力学参数 BGRIMM 北京矿冶研究总院 二.充填体-岩石接触面直剪实验方案 直剪试验装置采用美国进

4、口的达汉新柯的LG-8200M大型直剪仪。直剪仪原理如图所示：上剪切盒尺寸：305x305x102mm3；下剪切盒尺寸：406x305x102mm3；剪切速率范围：0.0255.00mm/min；最大水平剪切力：44.4kN；最大竖向压力：9kN；最大水平位移：101mm；剪切面可调范围：012.7mm。此次实验参照ASTM D5321标准 剪切速率选取0.5mm/min.BGRIMM 北京矿冶研究总院 二.充填体-岩石接触面直剪实验方案 JRC：接触面粗糙度 JCS：岩石单轴抗压强度 ：接触面内摩擦角 刘光生等学者通过数值模拟的方法，对影响充填体-岩石接触面的强度因素进行了敏感性分析，并最终

5、确定了接触面强度主要受接触面内摩擦角、黏聚力c，及接触面粗糙度影响显著。Liu Guangsheng,Li Li,Yang Xiaocong,Guo Lijie.A numerical analysis of the stress distribution in backfilled stopes considering nonplanar interfaces between the backfill and rock walls.Inter-national Journal of Geotechnical Engineering.2016;10:271-82.Nicholas Barton

6、.Review of a new shear-strength criterion for rock joints.1973 经验公式 经验公式 数值模拟 数值模拟)JCS(log*tan(JRC)10nn巴顿公式：BGRIMM 北京矿冶研究总院 二.充填体-岩石接触面直剪实验方案 接触面粗糙度 接触面粗糙度 灰砂比 灰砂比 养护龄期 养护龄期 使用不同倾角（30、45和60）的锯齿型和平整型接触面进行对比实验；配制不同灰砂比（1:4、1:10和1:20）充填体-岩石接触面试