·1288 工程科学学报，第42卷，第10期 12 100 间层灰砂比为1：4、1：6、1：8和1：10、中间层 Incremental 10 -o-Cumulative 高度比为0.2、0.4、0.6和0.8，本次实验采用了小模 80 具进行实验研究，模具内径为50mm,高度为100mm. 8 60 养护龄期为58d,采用恒温恒湿养护箱进行养护， 6 温度为20±5℃、相对湿度为95%±5% 分层充填体制作过程（图2）为：(1)混合搅拌： 4 首先将水泥、尾砂和水按设定比例混合，然后将混 2 合料浆放在搅拌机下搅拌均匀备用：(2)模具充 填：首先按设定高度充填底层料浆，间隔24h后按 10 100 1000 Tailings particle size/um 设定高度充填中间层料浆，再间隔24h充填顶层 图1尾砂粒径分布曲线 料浆至100mm高度；(3)脱模养护：将充填完成的 Fig.I Distribution curve of tailings particle size 试件放入养护箱，养护3d后拿出脱模继续养护至 58d备用.单轴压缩试验是获得充填体试件力学 和Al203,质量分数分别为65.7%和14.3%.这些主 参数的最直接方式.利用GAW-2000微机控制电 要成分(SiO2、Al2O3、CaO等)通常有利于充填体 液伺服压力机对不同分层充填体试件开展单轴压 凝聚力和强度的增加 缩试验.采用位移控制方式进行加载，速率为 矿山采用42.5R普通硅酸盐水泥作为胶结剂， 0.5 mm'min,电脑会自动记录加载过程中应力-应 试验用水泥的化学成分如表1所示.该金矿采用 变曲线，最后以Excel格式输出.GAW-2000试验 当地自来水作为混合水来源进行充填料浆制备， 系统如图2所示 由于实验在北京科技大学实验室完成，采用矿山 当地自来水进行试验研究非常不方便，且自来水 2试验结果及分析 成分差别不大，成分的差异对充填体力学性质 2.1分层充填体试件单轴抗压强度 的影响可忽略不计，因此本次实验采用实验室自 单轴抗压强度被认为是充填体最重要的力学 来水. 参数之一，而充填体灰砂比及高度比均对其单轴 1.2分层充填体试件制作及单轴压缩试验 抗压强度(UCS)有很大影响.因此本文试验设置 为研究分层充填体中间层高度比（以下简称 两个变量，分别为灰砂比和高度比，每个变量设置 高度比)和中间层灰砂比对其力学特性的影响规 4个水平，共16组分层充填体试件，每组试件制作 律，保持顶层和底层灰砂比为1：4不变，设置中 3个，共48个试件 表1尾砂和水泥化学成分（质量分数） Table 1 Chemical composition of tailings and cement(mass fraction) Component SiO2 Al203 CaO Mgo P Fe Au Fe2O3 SO3 Tailing 65.7 14.3 1.88 0.49 3.05 0.13 0.08 <0.01 Cement 21.36 4.92 62.33 3.41 3.21 1.92 Cement Layered backfill Curing Tailings 1:4 14 Control unit 16 1:8 Stirring 1:4 1:4 Layered backfill specimens 图2分层充填体试件制作与单轴压缩试验 Fig.2 Making and uniaxial compression test of layered backfill specimens和 Al2O3，质量分数分别为 65.7% 和 14.3%. 这些主 要成分（SiO2、Al2O3、CaO 等）通常有利于充填体 凝聚力和强度的增加. 矿山采用 42.5R 普通硅酸盐水泥作为胶结剂， 试验用水泥的化学成分如表 1 所示. 该金矿采用 当地自来水作为混合水来源进行充填料浆制备， 由于实验在北京科技大学实验室完成，采用矿山 当地自来水进行试验研究非常不方便，且自来水 成分差别不大，成分的差异对充填体力学性质 的影响可忽略不计，因此本次实验采用实验室自 来水. 1.2    分层充填体试件制作及单轴压缩试验 为研究分层充填体中间层高度比（以下简称 高度比）和中间层灰砂比对其力学特性的影响规 律，保持顶层和底层灰砂比为 1∶4 不变，设置中 间层灰砂比为 1∶4、1∶6、1∶8 和 1∶10、中间层 高度比为 0.2、0.4、0.6 和 0.8，本次实验采用了小模 具进行实验研究，模具内径为 50 mm，高度为 100 mm. 养护龄期为 58 d，采用恒温恒湿养护箱进行养护， 温度为 20±5 ℃、相对湿度为 95%±5%. 分层充填体制作过程（图 2）为：（1）混合搅拌： 首先将水泥、尾砂和水按设定比例混合，然后将混 合料浆放在搅拌机下搅拌均匀备用；（2）模具充 填：首先按设定高度充填底层料浆，间隔 24 h 后按 设定高度充填中间层料浆，再间隔 24 h 充填顶层 料浆至 100 mm 高度；（3）脱模养护：将充填完成的 试件放入养护箱，养护 3 d 后拿出脱模继续养护至 58 d 备用. 单轴压缩试验是获得充填体试件力学 参数的最直接方式. 利用 GAW-2000 微机控制电 液伺服压力机对不同分层充填体试件开展单轴压 缩试验. 采用位移控制方式进行加载 ，速率为 0.5 mm∙min−1，电脑会自动记录加载过程中应力–应 变曲线，最后以 Excel 格式输出. GAW–2000 试验 系统如图 2 所示. 2    试验结果及分析 2.1    分层充填体试件单轴抗压强度 单轴抗压强度被认为是充填体最重要的力学 参数之一，而充填体灰砂比及高度比均对其单轴 抗压强度（UCS）有很大影响. 因此本文试验设置 两个变量，分别为灰砂比和高度比，每个变量设置 4 个水平，共 16 组分层充填体试件，每组试件制作 3 个，共 48 个试件. 1 10 100 1000 0 2 4 6 8 10 12 0 20 40 60 80 100 Incremental Cumulative Tailings particle size/μm Percentage of incremental volume/ % Percentage of cumulative volume/ % 图 1    尾砂粒径分布曲线 Fig.1    Distribution curve of tailings particle size Cement Curing Tailings Stirring Layered backfill specimens 1:4 1:4 1:4 1:4 1:6 1:8 Layered backfill Control unit 图 2    分层充填体试件制作与单轴压缩试验 Fig.2    Making and uniaxial compression test of layered backfill specimens 表 1 尾砂和水泥化学成分（质量分数） Table 1  Chemical composition of tailings and cement (mass fraction) % Component SiO2 Al2O3 CaO MgO P S Fe Au Fe2O3 SO3 Tailing 65.7 14.3 1.88 0.49 3.05 0.13 0.08 <0.01 Cement 21.36 4.92 62.33 3.41 3.21 1.92 · 1288 · 工程科学学报，第 42 卷，第 10 期