废石胶结充填工艺研究及充填体细观层次力学性质数值模拟

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1、万方数据中图分类号UDCTD853622硕士学位论文学校代码密级10533废石胶结充填工艺研究及充填体细观层次力学性质数值模拟ResearchonCementedWasteRockFillingTechnologyandNumericalSimulationoftheMechanicalPropertiesofFillingBodyattheMesoT．evel作者学科研究学院(指导名：王云鹏业：矿业工程向：采矿工程所)：资源与安全工程学院师：余健教授论文答辩日期五衅蝉答辩委员会主中南大学二零一四年五月姓专方系教万方数据学位论文原创性声明本人郑重声明，所呈交的

2、学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。作者签名：日期：j盟年上月粤日学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版；本人允许本学位论文被查阅和借阅；学校可以将本

3、学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用复印、缩印或其它手段保存和汇编本学位论文。保密论文待解密后适应本声明。作者签名：之亟盈移导师签名缝辑万方数据中南大学硕士学位论文摘要废石胶结充填工艺研究及充填体细观层次力学性质数值模拟充填采矿方法很早就被人们发现和利用，以其资源回收率高、贫化率低，能有效控制地压活动，特别是在矿体赋存条件复杂，地表不允许塌陷破坏和有自燃倾向的矿床开采中，具有无可替代的作用，被越来越多的矿山企业所重视。人们也在逐渐的探索寻找高效率，高充填体强度，低成本的充填工艺。此次研究的内容之一就是建立一套新型的充填工艺．泵送废石混凝土充

4、填工艺。此工艺废石不用运到地面，节约运输成本；块度可以自由控制，制作混凝土方便合理；搅拌均匀，保证其稳定性和强度；无需拌合砂，破碎过程产生的细料可代替砂，大大节约了成本、减少工程量，效率高；采用混凝土泵送技术，高效先进；系统建设简单而且具有普遍性，不止一座矿山可用，而且完全可以大量推广。此次研究的内容之二就是此种充填工艺中生产的泵送混凝土力学性质在细观层次上的数值模拟。矿山充填所利用的废石胶结充填体即废石混凝土是一种非均质的复合材料，其力学性能的研究在宏观层次上己经取得了很大的成就。其研究主要采用试验的方式，但由于试验周期长，需要耗费大量的人力和物力，并且得出

5、的结论与所选取的材料，操作的精确性，试验条件关系很大，具有一定的随机性和不确定性。在细观层次上，混凝土可看做由粗骨料、水泥砂浆、骨粗料与水泥砂浆的过渡区三相材料组成的混合材料。本文采用大型有限元软件ANSYS，将废石混凝土分为三种材料模型，对其形状、大小、力学性能参数进行了分析，并成功建模及网格化。利用分离式有限元模型，通过模拟混凝土受压过程中内部裂缝的发展，来对混凝土进行细观层次力学性能的有限元分析。通过对模型加单向荷载并达到破坏，计算出理论的废石混凝土单轴抗压强度。并做现场单轴抗压试验，和模拟值进行了分析对比。关键词：废石混凝土；细观结构；ANSYS；数值

6、模拟分类号：TD853万方数据中南大学硕士学位论文摘要万方数据中南大学硕士学位论文ResearchonCementedWasteRockFillingTechnologyandNumericalSimulationoftheMechanicalPropertiesofFillingBodyattheMesoLevelAbs仃actTheuseofwastefillisprobablyasoldasminingsinceithasalwaysbeenvaluabletoamilleoperatortodisposeofdevelopmentrockinmined

7、-outstopestoavoidremovingitfromthemille。TheprimarypurposeofwasteflUoranytypeoffill，howereristosupportmined-outopeningsSOastopreventcaving，surfacesubsidence，pressureontheworkplace，orrockbursting．Anotherreasonforusingwastefillissimplythatthewastematerialavailbetothemineandisthemosteco

8、nomicmethodoffillin