大粒径自然-饱水状态破碎矸石阶段变形特征研究OA北大核心CSTPCD

通过大粒径矸石压缩试验,研究了自然状态与饱水状态破碎矸石加载-恒载阶段的变形特征与能耗规律。结果表明,加载阶段变形量占总变形量超过90%,荷载梯度对前期位移变形影响较大,水对蠕变阶段位移变形影响较大;约1/3的功用于摩擦能耗,约2/3用于破碎能耗;与自然状态相比,饱水状态下全阶段能耗降低,能耗的变化速率也降低。位移曲线呈现出明显的急剧变形、线性变形以及蠕变变形3阶段特征,根据位移曲线的一阶导、二阶导的特征,提出了急剧-线性-蠕变3阶段变形的判断依据,当破碎矸石变形超过15%时,承载效果较好。在饱水状态下破碎矸石表现出更均匀的内部力链分布,裂纹数目、裂纹增长速率和二次破碎率均显著高于自然状态。自然、饱水状态下破碎矸石顶部空隙率超过0.65,二次破碎率最高;底部空隙率小于0.45,二次破碎率最低;中部空隙率稳定在0.5左右,二次破碎流失量和顶部滑动滞留量可相互抵消。该研究结果可以为煤矿矸石充填稳定性监测及预测提供参考数据。