.1442 工程科学学报，第41卷，第11期 (e) (01.5 拟合曲线3d 灰砂比1：10 拟合曲线7d 20次 201 灰砂比1：10 拟合曲线28d 养3d 15次 0=ln(1.3394+1.1919p) 养护7d 0 养护284次 =0.9758 ●养护3d 1.0- ●养护7d 20次 养护28d 10 0次 15次 10次 =n(1.1269+0.7568v 5次 20次 R2=0.9909 0 15次 10次 5次n(1.0525+0.4658v) R=0.9876 超声波波速km·s) 无侧限抗压强度MPa 0.5 1.0 15 2.0 2.5 超声波波速kms) 图8冻融循环过程中固结体的强度与超声波波速关系.(a)数据对应（灰砂比1：4）；(b)拟合曲线（灰砂比1：4）：(c)数据对应（灰砂比1：8）； (d)拟合曲线（灰砂比1：8）：()数据对应（灰砂比1：10）：(D拟合曲线（灰砂比1：10） Fig.8 Relationship between UCS and ER of samples during freeze-thaw cycles:(a)data correspondence(cement-sand ratio 1:4);(b)fit curve(cement- sand ratio I 4);(c)data correspondence (cement-sand ratio 1 8);(d)fit curve (cement-sand ratio 1 8);(e)data correspondence (cement-sand ratio 1 10);(f)fit curve (cement-sand ratio 1:10) 8(©)所示，并对冻融循环过程中固结体强度与超声 疏松状态转变 波波速的关系用非线性函数模型进行拟合，得到 (3)在冻融循环过程中，全尾砂固结体强度与 固结体在冻融循环过程中强度与超声波波速的拟 电阻率、超声波波速呈正相关，基本遵循对数函数 合曲线，建立固结体强度与超声波波速的数学函 关系 数模型，如图8b)、8(d)、8()所示.从图8b)、8(d、 (4)建立了冻融循环条件下固结体强度-电阻 8(①中可以看出，经历不同冻融循环次数的固结 率和强度-超声波波速无损检测模型，工程现场可 体，其强度和超声波波速呈正相关关系，超声波波 以利用电阻率和超声波对全尾砂固结体的力学特 速越大，无侧限抗压强度越大；冻融循环过程中的 性实现无损检测 固结体强度与超声波波速遵循对数关系，拟合曲 线公式见于图8b)、8(d)、8(D,公式格式如式(5)所 参考文献 示，拟合相关系数均在0.93以上，拟合效果较为显 [1]Meng Y H,Ni W,Zhang YY.Current state of ore tailings reusing 著，能够较好地反映固结体强度与超声波波速的 and its future development in China China Mine Eng,2010, 关系 39(5):4 (孟跃辉，倪文，张玉燕.我国尾矿综合利用发展现状及前景.中 c=ln(a+bv)(a为常数，b>0) (5) 国矿山工程，2010,39(5)：4） [2]Deng W.Jiang D B.Yang B.et al.Comprehensive utilization 3结论 status and existing problems of iron tailings in China.Mod Min, (1)冻融作用影响全尾砂固结体强度变化，当 2012(9):1 (邓文，江登榜，杨波，等.我国铁尾矿综合利用现状和存在的问 养护龄期和灰砂比一定时，固结体的强度随着冻 题.现代矿业，2012(9)：1) 融循环次数的增加而降低，基本呈指数函数递减 [3]Hou Y B,Tang J,Wei S X.Research on tailings'cementation and 规律，前5次冻融循环固结体强度损失量最大：固 discharging technology.Met Mine,2011(6):59 结体养护龄期越长，灰砂比越大，则强度越大，抗 (侯运炳，唐杰，魏书祥.尾矿固结排放技术研究.金属矿山， 冻融作用能力越强. 2011(6):59) (2)冻融循环对固结体的损伤是逐渐累积的 [4]Yang J,Qian Z Q,Wang J.Effects of repeated freezing and 过程，全尾砂固结体表观劣化特征发展过程为：微 thawing and high temperature aging on the solidification and stabilization of arsenic contaminated soil.Environ Sci,2017, 裂隙萌生→裂隙延伸发展→外表层破坏→内部结 38(11):4844 构破坏；固结体初始强度越大，表面裂纹数越少； (杨洁，钱赵秋，王旌.反复冻融与高温老化对砷污染土壤固化 内部微观结构演化过程为孔隙不断发育、延伸，与 稳定化效果的影响.环境科学，2017,38(11)：4844) 大孔洞贯通进而使固结体整体结构由密实状态向 [5]Fener M,Ince I.Effects of the freeze-thaw (F-T)cycle on the8(e) 所示，并对冻融循环过程中固结体强度与超声 波波速的关系用非线性函数模型进行拟合，得到 固结体在冻融循环过程中强度与超声波波速的拟 合曲线，建立固结体强度与超声波波速的数学函 数模型，如图 8(b)、8(d)、8(f) 所示. 从图 8(b)、8(d)、 8(f) 中可以看出，经历不同冻融循环次数的固结 体，其强度和超声波波速呈正相关关系，超声波波 速越大，无侧限抗压强度越大；冻融循环过程中的 固结体强度与超声波波速遵循对数关系，拟合曲 线公式见于图 8(b)、8(d)、8(f)，公式格式如式（5）所 示，拟合相关系数均在 0.93 以上，拟合效果较为显 著，能够较好地反映固结体强度与超声波波速的 关系. σ=ln(a+bν) ( a为常数,b > 0 ) （5） 3    结论 （1）冻融作用影响全尾砂固结体强度变化，当 养护龄期和灰砂比一定时，固结体的强度随着冻 融循环次数的增加而降低，基本呈指数函数递减 规律，前 5 次冻融循环固结体强度损失量最大；固 结体养护龄期越长，灰砂比越大，则强度越大，抗 冻融作用能力越强. （2）冻融循环对固结体的损伤是逐渐累积的 过程，全尾砂固结体表观劣化特征发展过程为：微 裂隙萌生→裂隙延伸发展→外表层破坏→内部结 构破坏；固结体初始强度越大，表面裂纹数越少； 内部微观结构演化过程为孔隙不断发育、延伸，与 大孔洞贯通进而使固结体整体结构由密实状态向 疏松状态转变. （3）在冻融循环过程中，全尾砂固结体强度与 电阻率、超声波波速呈正相关，基本遵循对数函数 关系. （4）建立了冻融循环条件下固结体强度−电阻 率和强度−超声波波速无损检测模型，工程现场可 以利用电阻率和超声波对全尾砂固结体的力学特 性实现无损检测. 参    考    文    献 Meng Y H, Ni W, Zhang Y Y. Current state of ore tailings reusing and  its  future  development  in  China. China Mine Eng,  2010, 39（5）: 4 （孟跃辉, 倪文, 张玉燕. 我国尾矿综合利用发展现状及前景. 中 国矿山工程, 2010, 39（5）：4 ） [1] Deng  W,  Jiang  D  B,  Yang  B,  et  al.  Comprehensive  utilization status  and  existing  problems  of  iron  tailings  in  China. Mod Min, 2012（9）: 1 （邓文, 江登榜, 杨波, 等. 我国铁尾矿综合利用现状和存在的问 题. 现代矿业, 2012（9）：1 ） [2] Hou Y B, Tang J, Wei S X. Research on tailings’ cementation and discharging technology. Met Mine, 2011（6）: 59 （侯运炳, 唐杰, 魏书祥. 尾矿固结排放技术研究. 金属矿山, 2011（6）：59 ） [3] Yang  J,  Qian  Z  Q,  Wang  J.  Effects  of  repeated  freezing  and thawing  and  high  temperature  aging  on  the  solidification  and stabilization  of  arsenic  contaminated  soil. Environ Sci,  2017, 38（11）: 4844 （杨洁, 钱赵秋, 王旌. 反复冻融与高温老化对砷污染土壤固化 稳定化效果的影响. 环境科学, 2017, 38（11）：4844 ） [4] [5] Fener  M,  Ince  I.  Effects  of  the  freeze –thaw  (F –T)  cycle  on  the 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0 20 15 10 5 0 冻融循环次数 无侧限抗压强度 超声波波速 /MPa /(km·s −1 ) 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 0 0.5 1.0 1.5 (e) (f) 灰砂比1∶10 灰砂比1∶10 拟合曲线3 d 拟合曲线7 d 拟合曲线28 d 养护3 d 养护7 d 养护3 d 养护28 d 养护7 d 养护28 d σ=ln(1.1269+0.7568v) R 2=0.9909 σ=ln(1.3394+1.1919v) R 2=0.9758 σ=ln(1.0525+0.4658v) R 2=0.9876 无侧限抗压强度/MPa 超声波波速/(km·s−1) 0次 5次 10次 15次 20次 0次 5次 10次 15次 20次 0次 5次 10次 15次 20次 图 8    冻融循环过程中固结体的强度与超声波波速关系. （a）数据对应（灰砂比 1∶4）; （b）拟合曲线（灰砂比 1∶4）; （c）数据对应（灰砂比 1∶8）; （d）拟合曲线（灰砂比 1∶8）; （e）数据对应（灰砂比 1∶10）; （f）拟合曲线（灰砂比 1∶10） Fig.8    Relationship between UCS and ER of samples during freeze-thaw cycles: (a) data correspondence (cement-sand ratio 1∶4); (b) fit curve (cement￾sand ratio 1∶4); (c) data correspondence (cement-sand ratio 1∶8); (d) fit curve (cement-sand ratio 1∶8); (e) data correspondence (cement-sand ratio 1∶10); (f) fit curve (cement-sand ratio 1∶10) · 1442 · 工程科学学报，第 41 卷，第 11 期