单轴压缩条件下尾砂胶结充填体的损伤变量与比能演化

刘艳章^1,2，李凯兵¹，黄诗冰^1,2，吴恩桥¹，李伟¹，郭赟林¹

1. 武汉科技大学资源与环境工程学院2. 冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点实验室

摘 要：为探究充填体单轴压缩过程中损伤变量D、比能演化及二者间的关系,以大冶铁矿灰砂比1∶6的充填体为研究对象,开展了单轴压缩及声发射监测试验,计算损伤变量D、总比能U、弹性比能U_e及耗散比能U_d。结果表明,充填体的损伤过程可划分为初始损伤(OA′)、损伤稳定发展(A′B′)、损伤快速发展(B′C′)和损伤破坏(C′点以后段)4个阶段,分别对应压密(OA)、弹性(AB)、屈服(BC)和破坏后(C点以后段)等阶段。损伤变量D在OA段、AB段、BC段和C点以后段分别呈快速增长、缓慢增长、急剧增长、缓慢增长;总比能U和弹性比能U_d不断增大,且增长速率逐渐加快,耗散比能U_e先增大后减小。OA′段,U、U_e和U_d均缓慢增长;A′B′段,U、U_e增长较快,U_d增长较慢;B′C′段,U、U_d快速增长,而U_e增长速率逐渐下降;C′点以后段,U、U_d先快速增长后急剧增长,且U_d增长速率更高,而U_e先缓慢下降后急剧下降。试验充填体U_d随D呈指数增长。

关键词：损伤变量;比能;声发射;单轴压缩;尾砂胶结充填体;