SHPB冲击荷载下碱化水稻秸秆基尾砂胶结充填体动态力学性能响应

摘要：

充填采矿过程中,充填体不可避免地经历开挖和爆破等动态扰动,降低了充填体的稳定性.为此,将成本低、来源广的农业废弃物水稻秸秆掺加到尾砂胶结充填体中,采用分离式霍普金森压杆(SHPB)研究了掺不同含量碱化水稻秸秆(经NaOH溶液碱化处理)的充填体在单次与循环冲击荷载下的动态力学特征.结果 表明:单次冲击荷载下,所有充填体均具有明显的应变率增强效应,而碱化水稻秸秆的掺入显著提高了充填体的动态抗压强度;随着碱化水稻秸秆含量由0％增加至0.4％,充填体的动态抗压强度先增加再减小,充填体的动态抗压强度增幅14.06％～26.81％,碱化水稻秸秆最佳掺量为0.3％.掺碱化水稻秸秆的充填体应变更大;随着平均应变率增加,充填体的破坏程度逐渐加剧,但是碱化水稻秸秆的掺入更能维持充填体的稳定性,最终发生破坏时块体更大.相同冲击次数的循环冲击荷载下,掺碱化水稻秸秆的充填体动态抗压强度更大,且碱化水稻秸秆最佳掺量仍为0.3％.碱化水稻秸秆表面被水泥水化产物覆盖,提高了其与充填体基体的黏结强度,使碱化水稻秸秆在充填体基体内部起到桥连作用,抑制了裂纹的扩展,为预脱落的块体提供拉力,进而改善了充填体的动态力学特征.碱化水稻秸秆显著提高了充填体的稳定性和抗冲击性能,更有利于提高井下作业的安全性.

关键词：碱化水稻秸秆;冲击荷载;尾砂胶结充填体;动态抗压强度;SHPB

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分类号：TD853(矿山开采)

资助基金：国家自然科学基金资助项目;江西省自然科学基金资助项目;江西理工大学清江青年英才支持计划资助项目

在线出版日期：2022-01-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：2583-2595