220 工程科学学报，第43卷，第2期 知恒剪切速率，浓度较低时长时间剪切还存在料 综合分析认为，环管试验法获取的充填料浆流变 浆沉降的问题.本试验中质量分数低于72%时，料 参数更接近工程实际 浆在流变仪测试时就存在严重的沉降离析现象， 根据环管试验法获得的料浆流变数，建立 导致容器下部料浆浓度显著大于上部，得到的流 料浆质量分数大于70%时屈服应力、黏度系数与 变参数更为偏大.而环管试验中料浆始终处于流 灰砂比X1、浓度X2的函数关系，拟合优度R均大 动状态，不会出现流变仪测试时的料浆沉降问题 于0.97 -37490.1-8047X1+34880.83X+835.1202X2-4.25167X3 T0= (5) 1+3755.071X1-37758.6X2+102744.5X3-0.97759X, -442.214-1.97342X1-33.417X+10.66472X2-0.06025X 7=1-4387.73X,+27025.11X-50554.5X+7.92387X2-0.04102X9 (6) 将式(5)和式(6)代入式(3)即得到该矿山全 尾砂充填质量分数大于70%时的管道阻力预测公式 16-37490.1-8047X1+34880.83X7+835.1202X2-4.25167X3 jm=3D1+3755.071X,-37758.6X+10274.5X-0.97759X3 (7) 32w -442.214-1.97342X1-33.417X+10.66472X2-0.06025X D21-4387.73X1+27025.11X2-50554.5X3+7.92387X2-0.04102X 式(5)和式(6)中X和X2的系数存在小数的 余误差均小于1%.将管径、流速、灰砂比和浓度 舍弃，因此进行反算检验，预测屈服应力时的两组 等参数代入式(7)，管道预测阻力与实测值对比如 较大误差分别为34.5%和17.9%，其余误差均小于 表3所示 8%;预测黏度系数时的一组较大误差为11.1%，其 由表3可知，与环管试验的实测阻力相比，式(7) 表3管道阻力预测值与实测值对比 Table 3 Comparison of predicted and measured pipe resistance Measured Predicted Measured Cement- Mass Flow pipe Error/ Cement- Mass Flow Predicted pipe velocity/ pipe resistance/ velocity/ pipe Error/ sand ratio fraction/% resistance/ % resistance/ sand ratio fraction/% % (m's-) (kPam) (m-s) resistance/ (kPa'm) (kPa'm-) (kPa-m) 1.45 1.74 1.72 -1.1 1.88 1.77 1.85 4.5 1.85 -1.6 73.1 1.71 1.88 2.27 1.97 2.06 46 75.8 1.95 2.01 1.98 -1.5 1.36 0.90 0.81 -10.0 1:10 2.23 2.15 2.13 -0.9 1.67 1.02 0.95 -6.9 71.7 1.34 1.27 1.32 9 1.92 1.13 1.07 -5.4 1.65 1.38 1.46 5.8 2.30 1.34 1.25 -6.8 1:4 73.7 1.91 L.51 1.59 5.3 1.31 2.35 2.33 -0.9 2.28 1.70 1.76 35 1.66 2.49 2.53 1.6 75.4 1.38 0.66 0.65 -1.5 1.91 2.61 2.68 2.7 1.69 0.79 0.74 -6.3 2.28 2.89 2.89 0.0 70.8 1.98 0.86 0.81 -5.8 1.32 1.59 1.65 3.8 2.33 0.92 0.90 -2.2 1.65 1.73 1.80 4.0 1:15 73.9 1.30 3.00 2.91 -3.0 1.90 1.85 1.92 3.8 1.63 3.18 3.14 -1.3 2.29 2.03 2.11 39 75.3 1.89 3.29 3.32 0.9 1.36 1.01 0.98 -3.0 1:10 2.27 3.66 3.58 -2.2 1.68 1.14 1.12 -1.8 72.2 1.33 1.47 1.56 6.1 1.91 1.25 1.21 -3.2 73.1 1.64 1.61 1.73 7.5 2.30 1.40 1.38 -1.4知恒剪切速率，浓度较低时长时间剪切还存在料 浆沉降的问题. 本试验中质量分数低于 72% 时，料 浆在流变仪测试时就存在严重的沉降离析现象， 导致容器下部料浆浓度显著大于上部，得到的流 变参数更为偏大. 而环管试验中料浆始终处于流 动状态，不会出现流变仪测试时的料浆沉降问题. 综合分析认为，环管试验法获取的充填料浆流变 参数更接近工程实际. 根据环管试验法获得的料浆流变数 ，建立 料浆质量分数大于 70% 时屈服应力、黏度系数与 灰砂比 X1、浓度 X2 的函数关系，拟合优度 R 2 均大 于 0.97. τ0 = −37490.1−8047X1 +34880.83X 2 1 +835.1202X2 −4.25167X 2 2 1+3755.071X1 −37758.6X 2 1 +102744.5X 3 1 −0.97759X2 （5） η = −442.214−1.97342X1 −33.417X 2 1 +10.66472X2 −0.06025X 2 2 1−4387.73X1 +27025.11X 2 1 −50554.5X 3 1 +7.92387X2 −0.04102X 2 2 （6） 将式（5）和式（6）代入式（3）即得到该矿山全 尾砂充填质量分数大于 70% 时的管道阻力预测公式. jm = 16 3D · −37490.1−8047X1 +34880.83X 2 1 +835.1202X2 −4.25167X 2 2 1+3755.071X1 −37758.6X 2 1 +102744.5X 3 1 −0.97759X2 + 32v D2 · −442.214−1.97342X1 −33.417X 2 1 +10.66472X2 −0.06025X 2 2 1−4387.73X1 +27025.11X 2 1 −50554.5X 3 1 +7.92387X2 −0.04102X 2 2 （7） 式（5）和式（6）中 X1 和 X2 的系数存在小数的 舍弃，因此进行反算检验，预测屈服应力时的两组 较大误差分别为 34.5% 和 17.9%，其余误差均小于 8%；预测黏度系数时的一组较大误差为 11.1%，其 余误差均小于 1%. 将管径、流速、灰砂比和浓度 等参数代入式（7），管道预测阻力与实测值对比如 表 3 所示. 由表 3 可知，与环管试验的实测阻力相比，式（7） 表 3 管道阻力预测值与实测值对比 Table 3 Comparison of predicted and measured pipe resistance Cement– sand ratio Mass fraction/% Flow velocity/ (m·s−1) Measured pipe resistance/ (kPa·m–1) Predicted pipe resistance/ (kPa·m−1) Error/ % Cement− sand ratio Mass fraction/% Flow velocity/ (m·s−1) Measured pipe resistance/ (kPa·m−1) Predicted pipe resistance/ (kPa·m−1) Error/ % 1∶4 75.8 1.45 1.74 1.72 −1.1 1∶10 73.1 1.88 1.77 1.85 4.5 1.71 1.88 1.85 −1.6 2.27 1.97 2.06 4.6 1.95 2.01 1.98 −1.5 71.7 1.36 0.90 0.81 −10.0 2.23 2.15 2.13 −0.9 1.67 1.02 0.95 −6.9 73.7 1.34 1.27 1.32 3.9 1.92 1.13 1.07 −5.4 1.65 1.38 1.46 5.8 2.30 1.34 1.25 −6.8 1.91 1.51 1.59 5.3 1∶15 75.4 1.31 2.35 2.33 −0.9 2.28 1.70 1.76 3.5 1.66 2.49 2.53 1.6 70.8 1.38 0.66 0.65 −1.5 1.91 2.61 2.68 2.7 1.69 0.79 0.74 −6.3 2.28 2.89 2.89 0.0 1.98 0.86 0.81 −5.8 73.9 1.32 1.59 1.65 3.8 2.33 0.92 0.90 −2.2 1.65 1.73 1.80 4.0 1∶10 75.3 1.30 3.00 2.91 −3.0 1.90 1.85 1.92 3.8 1.63 3.18 3.14 −1.3 2.29 2.03 2.11 3.9 1.89 3.29 3.32 0.9 72.2 1.36 1.01 0.98 −3.0 2.27 3.66 3.58 −2.2 1.68 1.14 1.12 −1.8 73.1 1.33 1.47 1.56 6.1 1.91 1.25 1.21 −3.2 1.64 1.61 1.73 7.5 2.30 1.40 1.38 −1.4 · 220 · 工程科学学报，第 43 卷，第 2 期