D01:10.13374j.isml00103x.2009.02.006 第31卷第2期 北京科技大学学报 Vol.31 No.2 2009年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Fb.2009 水泥尾砂充填体劈裂拉伸破坏的能量耗散特征 邓代强)高永涛) 吴顺川 康瑞海2)董宪伟 余伟健 )北京科技大学土木与环境工程学院，北京1000832)长沙矿山研究院，长沙410012 摘要应用NSTRON刚性伺服试验机对不同灰砂比的充填体进行了劈拉试验，测得荷载位移和应力广应变全曲线.结合 测得的力学参数计算出相关能量耗散特征参数.分析了不同情况下破坏过程的能量耗散变化规律.并通过数据统计回归建立 了各种能量耗散指标与其影响因素的函数关系.实验结果显示：充填体只需吸收极少能量即可满足拉伸破坏所需，拉伸破坏 是影响充填体断裂性质的主导因素.为防止充填体处于受拉环境，在矿房回采时应采用边孔控制爆破和不耦合装药，优化爆 轰波破岩途径，减少欠挖超挖，保证矿柱形态规整，使充填体处于非拉区域以改善其受力状况：同时在矿旷房充填时应对需布设 工程或应力集中区域等关键部位适当加大灰砂比，以增强充填体吸收破坏能量的能力 关键词混凝土类材料：劈裂拉伸：能量耗散：刚性试验机 分类号TD853:TU411.3 Destroy energy dissipation characteristics of cement-tailings backfill under split- ting tensile condition DENG Dai-qiang.GAO Yong-tao.WU Shun-chuan,KANG Rui-hai.DONG Xian-we,YU Wei-jian 1)School of Civil and Envimnmental Engineering.University of Scienee and Technology Beijing.Beijng 100083.China 2)Changsha Institute of Mining Research.Changsha 410012.China ABSTRACT A series of splitting tensile tests w ere conducted by using an INSTRON testing system to investigate the effect of ce- ment-tailings ratio on the properties of backfill.Based on ex perimental data,the evolvement laws of energy dissipation under different conditions were presented and some correlative formulae were proposed to describe the relationship between energy dissipation and in- fluencing factors.It was found that tensile failure acted as the dominant factor for eventual failure of backfill and energy wa dissipated less for tensile failure.Several optimized measures were suggested to reduce,even diminate,the tensile state in backfill Control blasting of periphery-holes and decoupling charging should be used to reduce underex cavation and over-excavation by optimizing the propagation of detonation wave.Crucial parts,w here projects are disposed and stress concentrates,should be reinforced by special backfill w ith large cement tailings ratio to improve the energy absorption capacity of the stmucture. KEY WORDS concrete material splitting tensile;energy dissipation:rigid testing machine 随着工业化进程的推进，我国对有色金属的需 充填体往往是在不同外力作用下发生破坏，加 求量还将保持较高的增长速度.然而，有色金属工 载外力不同，其破坏过程中能量耗散也各不相同. 业属于资源开发型产业，矿产品随着开采而不断减 当前，加载方式对充填体破坏的能量耗散影响的研 少，国内矿产资源紧缺形势日趋严峻.目前国内许 究较少，而对充填体拉伸状态下破坏的能量耗散影 多矿山都进入了深部开采，充填体在深部开拓和开 响研究的文献及相关报道更为鲜见，在岩石工程方 采过程中的地压管理和采场围岩支护以及废弃尾矿 面，文献5刀对岩石在不同加载条件下破坏过程 处理中起着重要作用一，因此对水泥尾砂充填体 的能量耗散特征及其能量耗散分析在岩石工程方面 力学性能研究具有现实意义， 的应用做了许多有益研究，全面分析了岩石破坏的 收稿日期：200802-28 作者简介：邓代强(1974-），男，博士研究生：高永涛(1962-），男，教授，博士生导师.E-mail:职oyongt(@p.na.com水泥尾砂充填体劈裂拉伸破坏的能量耗散特征 邓代强1) 高永涛1) 吴顺川1) 康瑞海2) 董宪伟1) 余伟健1) 1) 北京科技大学土木与环境工程学院, 北京 100083 2) 长沙矿山研究院, 长沙 410012 摘 要 应用 INSTRON 刚性伺服试验机对不同灰砂比的充填体进行了劈拉试验, 测得荷载-位移和应力-应变全曲线.结合 测得的力学参数计算出相关能量耗散特征参数, 分析了不同情况下破坏过程的能量耗散变化规律, 并通过数据统计回归建立 了各种能量耗散指标与其影响因素的函数关系.实验结果显示:充填体只需吸收极少能量即可满足拉伸破坏所需, 拉伸破坏 是影响充填体断裂性质的主导因素.为防止充填体处于受拉环境, 在矿房回采时应采用边孔控制爆破和不耦合装药, 优化爆 轰波破岩途径, 减少欠挖超挖, 保证矿柱形态规整, 使充填体处于非拉区域以改善其受力状况;同时在矿房充填时应对需布设 工程或应力集中区域等关键部位适当加大灰砂比, 以增强充填体吸收破坏能量的能力. 关键词 混凝土类材料;劈裂拉伸;能量耗散;刚性试验机 分类号 TD853 ;T U411.3 Destroy energy dissipation characteristics of cement-tailings backfill under split￾ting tensile condition DENG Dai-qiang 1) , GAO Yong-tao 1) , WU Shun-chuan 1) , K ANG R ui-hai 2) , DONG Xian-wei 1) , YU Wei-jian 1) 1) School of Civil and Environment al Engineering, Universit y of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China 2) Changsha Institut e of Mining Research, C hangsha 410012, China ABSTRACT A series of splitting tensile tests w ere conducted by using an INSTRON testing sy stem to investigate the effect of ce￾ment-tailings ratio on the properties of backfill.Based on ex perimental data, the evolvement laws of energ y dissipation under different conditio ns w ere presented and some co rrelative formulae were proposed to describe the relationship between energy dissipation and in￾fluencing factors.It was found that tensile failure acted as the dominant factor fo r eventual failure of backfill and energy w as dissipated lessfor tensile failure.Several optimized measures w ere suggested to reduce, even eliminate, the tensile state in backfill.Control blasting of periphery-holes and decoupling charging should be used to reduce under-ex cavation and over-excavation by optimizing the propaga tio n o f detonation w ave.Crucial parts, w here projects are disposed and stress concentrates, should be reinforced by special backfill w ith large cement-tailing s ratio to improve the energy absorption capacity of the structure. KEY WORDS concrete ma terial;splitting tensile;energy dissipation ;rigid testing machine 收稿日期:2008-02-28 作者简介:邓代强( 1974—) , 男, 博士研究生;高永涛( 1962—) , 男, 教授, 博士生导师, E-mail:gaoyongt@vip.sina .com 随着工业化进程的推进, 我国对有色金属的需 求量还将保持较高的增长速度.然而, 有色金属工 业属于资源开发型产业, 矿产品随着开采而不断减 少, 国内矿产资源紧缺形势日趋严峻.目前国内许 多矿山都进入了深部开采, 充填体在深部开拓和开 采过程中的地压管理和采场围岩支护以及废弃尾矿 处理中起着重要作用[ 1-4] , 因此对水泥尾砂充填体 力学性能研究具有现实意义. 充填体往往是在不同外力作用下发生破坏, 加 载外力不同, 其破坏过程中能量耗散也各不相同. 当前, 加载方式对充填体破坏的能量耗散影响的研 究较少, 而对充填体拉伸状态下破坏的能量耗散影 响研究的文献及相关报道更为鲜见 .在岩石工程方 面, 文献[ 5-7] 对岩石在不同加载条件下破坏过程 的能量耗散特征及其能量耗散分析在岩石工程方面 的应用做了许多有益研究, 全面分析了岩石破坏的 第 31 卷 第 2 期 2009 年 2 月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol .31 No.2 Feb.2009 DOI :10.13374/j .issn1001 -053x.2009.02.006