基于泥岩电化学改性技术的弱层顺倾边坡治理方法研究
发布时间：2021-07-20 04:39
泥岩是露天煤矿沉积地层中较为常见的一种岩性,具有明显的遇水软化特性,使得泥岩夹层的存在通常会对顺倾边坡稳定性产生不良影响,给安全生产带来极大的威胁。解决软弱夹层边坡的稳定性问题对实现露天煤矿安全高效生产有着重要意义。而泥岩的易软化性质使得传统加固方式无法发挥较好的加固作用,所以本文从改变泥岩水理性质这一角度,通过电化学改性试验来提升泥岩的强度,改善其遇水软化的缺点。为了获得最佳改性效果,以抗剪强度为指标通过电化学实验探究了最佳电化学改性条件,确定了最佳的电解液和最佳电极材料。将改性试样与原状泥岩水理性质进行了对比分析发现,改性泥岩的液塑限、吸水特性、遇水软化性质等水理性质指标有了明显的改善。结合改性效果,从微观角度结合理论分析阐述了电化学技术对泥岩的改性作用机理,其加固效果是通过电渗驱动排水作用和电化学反应胶结作用实现的。为了探明电化学改性对泥岩宏观力学强度参数产生强化作用的机理,从泥岩颗粒的细观角度展开了研究。首先通过颗粒分析实验测试了泥岩的粒径组成,发现电化学改性能够有效排出黏粒组分,降低水敏感性。为了研究在PFC中的黏结模型细观参数,通过固结实验制作的试样,测试了泥岩的无侧限抗压...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
英国A21公路边坡电极布置形式
硕士学位论文 试样含水率在可塑状态下要尽量接近液限。 整个实验过程为首先制作三份不同含水率的土样，三种含水率依此对应土体的流动状态、可塑状态、中间状态。根据粉状试样完全与水搅拌后的形态，设置三种含水率分别在 25%、28%和 32%左右，具体实际含水率在液塑限联合测定后通过烘干法进行计算。如图 2-1 所示为液塑限联合测定仪及试样的实验结果。
2原状泥岩水理性质研究及其带电性原理11图2-2中锥入深度为2mm处的含水率差值为21.591%-19.867%=1.72%，小于2%，实验数据较为可靠，计算得到塑限含水率为20.728%，液限含水率为35.266%。2.1.2泥岩的亲水性实验在评价泥岩的抗剪强度时，需要提前确定泥岩试样的含水率，以实现对泥岩强度的准确评价，同时在对比泥岩原岩强度和改性后强度也可以将相同含水率这一条件作为分析前提。实验步骤：通过烘干法确定泥岩的含水率ω，mw为泥岩试样烘干前后的质量之差，ms为泥岩试样烘干后的质量，用土工刀切取泥岩试样，根据土力学实验规定，含黏土矿物较多的泥岩通常取重量在15-30g，烘干时间不少于8h[79]。泥岩试样的含水率为所含水分的质量与泥岩试样的干重之比，表达式如下所示，100%iswssmmmmm（2-1）式中ω——泥岩的含水率；mi——泥岩试样的质量（g）；mw——泥岩试样中水的质量（g）；ms——泥岩试样的干重（g）。在制备试样时可通过上式推导出预定含水率试样所需水的质量，如下式所示。1wimm（2-2）接下来将测定含水率所用的4个烘干试样放入水泥养护箱内进行保养，如图2-3所示，将恒湿恒温箱内温度控制在30℃，空气湿度设置为99%，以保证多个土样所处的环境完全一致，并每隔6h将每个土样取出用分析天平称重记下质量，可以得到如图2-4所示试样质量随保养时间的变化曲线，单位时间内吸收水分的质量直接显示了泥岩的吸水能力和亲水性特征。图2-3水泥养护箱内的试样Figure2-3thespecimensinthecementmaintainer
【参考文献】：
期刊论文
[1]锚索加固高边坡预应力损失原因及影响分析[J]. 刘明华. 湖南交通科技. 2019(03)
[2]黏粒含量对粉质黏土土水特性影响的试验研究[J]. 兰天,秦卫星,胡惠仁,王江营,蒋中明. 科学技术与工程. 2018(28)
[3]水饱和边坡夹层热-孔隙水-力耦合作用模型及应用[J]. 贺桂成,廖家海,李丰雄,王昭,章求才,张志军. 岩土力学. 2019(05)
[4]考虑张拉–剪切渐进破坏的边坡强度折减法研究[J]. 王伟,陈国庆,朱静,黄润秋. 岩石力学与工程学报. 2018(09)
[5]EKG电极形式对电渗联合真空预压加固效果的影响[J]. 张铭强,李存谊,金哲浩,王有成,庄艳峰. 路基工程. 2018(03)
[6]露天矿含断层逆倾软岩边坡滑移模式及稳定性研究[J]. 曹兰柱,王珍,王东,宋子岭. 安全与环境学报. 2018(02)
[7]露天矿开挖与堆载复合边坡地质与力学基础研究[J]. 邓明. 露天采矿技术. 2018(02)
[8]渣土改良剂对黏土液塑限影响及机理分析[J]. 刘朋飞,王树英,阳军生,胡钦鑫. 哈尔滨工业大学学报. 2018(06)
[9]电化学作用下煤系泥岩孔隙和强度变化的试验研究[J]. 柴肇云,孙耀辉,白金波. 煤炭学报. 2018(03)
[10]排土场内隔水层高度对边坡稳定性的影响研究[J]. 田华,吴榕真,韩流,舒继森,李新鹏. 化工矿物与加工. 2018(04)
博士论文
[1]矸石充填材料力学行为及控制岩层移动机理研究[D]. 李猛.中国矿业大学 2018
[2]端帮压煤井工开采覆岩运动规律及控制研究[D]. 丁其乐.中国矿业大学 2017
[3]露天矿顺层岩质高边坡稳定性及安全控制关键技术研究[D]. 韩光.北京科技大学 2017
[4]露天煤矿顺倾层状软岩边坡三维稳定性及其控制研究[D]. 徐晓惠.辽宁工程技术大学 2015
[5]露天煤矿软岩复合边坡形成机理及其力学行为特性与开采控制技术[D]. 任月龙.中国矿业大学 2014
[6]铝土矿围岩性质时空效应与巷道稳定性研究[D]. 张春阳.中南大学 2013
[7]物化型软岩电化学改性机理研究[D]. 王东.太原理工大学 2010
[8]露天煤矿边坡稳定关键影响因素及边坡治理与采矿一体化方法研究[D]. 舒继森.中国矿业大学 2009
硕士论文
[1]砂土和粘土直剪试验的颗粒流数值模拟与湿颗粒吸力研究[D]. 骆旭锋.广西大学 2019
[2]大峰露天煤矿开采终了边坡稳定性分析及其对策措施[D]. 侯敏.西南科技大学 2018
[3]某露天矿山最终边坡稳定性及加固治理研究[D]. 邓硕.重庆科技学院 2017
[4]泥岩电化学改性的试验研究[D]. 张亚涛.太原理工大学 2015
[5]抚顺西露天矿北帮边坡稳定性分析与防治[D]. 于子国.辽宁工程技术大学 2005
[6]抚顺西露天矿北帮某段边坡变形预测研究[D]. 张明海.辽宁工程技术大学 2002
本文编号：3292146
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
英国A21公路边坡电极布置形式
硕士学位论文 试样含水率在可塑状态下要尽量接近液限。 整个实验过程为首先制作三份不同含水率的土样，三种含水率依此对应土体的流动状态、可塑状态、中间状态。根据粉状试样完全与水搅拌后的形态，设置三种含水率分别在 25%、28%和 32%左右，具体实际含水率在液塑限联合测定后通过烘干法进行计算。如图 2-1 所示为液塑限联合测定仪及试样的实验结果。
2原状泥岩水理性质研究及其带电性原理11图2-2中锥入深度为2mm处的含水率差值为21.591%-19.867%=1.72%，小于2%，实验数据较为可靠，计算得到塑限含水率为20.728%，液限含水率为35.266%。2.1.2泥岩的亲水性实验在评价泥岩的抗剪强度时，需要提前确定泥岩试样的含水率，以实现对泥岩强度的准确评价，同时在对比泥岩原岩强度和改性后强度也可以将相同含水率这一条件作为分析前提。实验步骤：通过烘干法确定泥岩的含水率ω，mw为泥岩试样烘干前后的质量之差，ms为泥岩试样烘干后的质量，用土工刀切取泥岩试样，根据土力学实验规定，含黏土矿物较多的泥岩通常取重量在15-30g，烘干时间不少于8h[79]。泥岩试样的含水率为所含水分的质量与泥岩试样的干重之比，表达式如下所示，100%iswssmmmmm（2-1）式中ω——泥岩的含水率；mi——泥岩试样的质量（g）；mw——泥岩试样中水的质量（g）；ms——泥岩试样的干重（g）。在制备试样时可通过上式推导出预定含水率试样所需水的质量，如下式所示。1wimm（2-2）接下来将测定含水率所用的4个烘干试样放入水泥养护箱内进行保养，如图2-3所示，将恒湿恒温箱内温度控制在30℃，空气湿度设置为99%，以保证多个土样所处的环境完全一致，并每隔6h将每个土样取出用分析天平称重记下质量，可以得到如图2-4所示试样质量随保养时间的变化曲线，单位时间内吸收水分的质量直接显示了泥岩的吸水能力和亲水性特征。图2-3水泥养护箱内的试样Figure2-3thespecimensinthecementmaintainer
【参考文献】：
期刊论文
[1]锚索加固高边坡预应力损失原因及影响分析[J]. 刘明华. 湖南交通科技. 2019(03)
[2]黏粒含量对粉质黏土土水特性影响的试验研究[J]. 兰天,秦卫星,胡惠仁,王江营,蒋中明. 科学技术与工程. 2018(28)
[3]水饱和边坡夹层热-孔隙水-力耦合作用模型及应用[J]. 贺桂成,廖家海,李丰雄,王昭,章求才,张志军. 岩土力学. 2019(05)
[4]考虑张拉–剪切渐进破坏的边坡强度折减法研究[J]. 王伟,陈国庆,朱静,黄润秋. 岩石力学与工程学报. 2018(09)
[5]EKG电极形式对电渗联合真空预压加固效果的影响[J]. 张铭强,李存谊,金哲浩,王有成,庄艳峰. 路基工程. 2018(03)
[6]露天矿含断层逆倾软岩边坡滑移模式及稳定性研究[J]. 曹兰柱,王珍,王东,宋子岭. 安全与环境学报. 2018(02)
[7]露天矿开挖与堆载复合边坡地质与力学基础研究[J]. 邓明. 露天采矿技术. 2018(02)
[8]渣土改良剂对黏土液塑限影响及机理分析[J]. 刘朋飞,王树英,阳军生,胡钦鑫. 哈尔滨工业大学学报. 2018(06)
[9]电化学作用下煤系泥岩孔隙和强度变化的试验研究[J]. 柴肇云,孙耀辉,白金波. 煤炭学报. 2018(03)
[10]排土场内隔水层高度对边坡稳定性的影响研究[J]. 田华,吴榕真,韩流,舒继森,李新鹏. 化工矿物与加工. 2018(04)
博士论文
[1]矸石充填材料力学行为及控制岩层移动机理研究[D]. 李猛.中国矿业大学 2018
[2]端帮压煤井工开采覆岩运动规律及控制研究[D]. 丁其乐.中国矿业大学 2017
[3]露天矿顺层岩质高边坡稳定性及安全控制关键技术研究[D]. 韩光.北京科技大学 2017
[4]露天煤矿顺倾层状软岩边坡三维稳定性及其控制研究[D]. 徐晓惠.辽宁工程技术大学 2015
[5]露天煤矿软岩复合边坡形成机理及其力学行为特性与开采控制技术[D]. 任月龙.中国矿业大学 2014
[6]铝土矿围岩性质时空效应与巷道稳定性研究[D]. 张春阳.中南大学 2013
[7]物化型软岩电化学改性机理研究[D]. 王东.太原理工大学 2010
[8]露天煤矿边坡稳定关键影响因素及边坡治理与采矿一体化方法研究[D]. 舒继森.中国矿业大学 2009
硕士论文
[1]砂土和粘土直剪试验的颗粒流数值模拟与湿颗粒吸力研究[D]. 骆旭锋.广西大学 2019
[2]大峰露天煤矿开采终了边坡稳定性分析及其对策措施[D]. 侯敏.西南科技大学 2018
[3]某露天矿山最终边坡稳定性及加固治理研究[D]. 邓硕.重庆科技学院 2017
[4]泥岩电化学改性的试验研究[D]. 张亚涛.太原理工大学 2015
[5]抚顺西露天矿北帮边坡稳定性分析与防治[D]. 于子国.辽宁工程技术大学 2005
[6]抚顺西露天矿北帮某段边坡变形预测研究[D]. 张明海.辽宁工程技术大学 2002
本文编号：3292146
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