全尾砂胶结充填体力学行为与调控

充填体的服役性能是确保充填采场稳定性的关键，针对不同服役环境下的充填采矿需要，《全尾砂胶结充填体力学行为与调控》主要借助室内试验、理论分析、数值模拟等系统分析充填体的力学性能、微观结构特征以及强度设计方法研究新进展。主要内容包括充填体三轴力学行为、充填体失稳破坏前兆多参数表征方法、缺陷充填体力学行为、层状充填体的力学行为、嗣后采场充填体的力学行为及其强度设计方法，以及充填体改性方法等。

目录
序
前言
第1章 全尾砂胶结充填体的三轴力学行为 1
1.1 胶结充填体单轴压缩破坏前兆多参数表征 1
1.1.1 试验材料来源及准备 1
1.1.2 试验系统及方法 1
1.1.3 充填体单轴压缩应力-应变-电阻率变化特征 3
1.1.4 电阻率-应力-应变关系特征阶段性划分及机理 5
1.1.5 充填体压缩过程红外信息演化特征 7
1.1.6 充填体压缩破坏应力-电阻率-热效应前兆信息 9
1.2 胶结充填体三轴压缩破坏特征 11
1.2.1 胶结充填体三轴压缩变形特征 11
1.2.2 三轴压缩破坏模式特征 14
1.2.3 强度特征 17
1.3 胶结充填体三轴压缩能量耗散特征 19
1.3.1 能量耗散原理 19
1.3.2 总能耗变化的数值分析 20
1.3.3 能耗特征与应力的关系 23
1.3.4 能耗特征与应变的关系 24
参考文献 26
第2章 含缺陷充填体的力学行为 28
2.1 温度-裂纹对充填体耦合弱化效应 28
2.1.1 裂隙胶结充填体压缩破裂全过程变形特征 28
2.1.2 温度-裂隙耦合作用充填体强度弱化规律 30
2.1.3 裂纹扩展全过程特征 32
2.2 偏置裂纹充填体断裂行为 35
2.2.1 试件制备 35
2.2.2 裂纹扩展全程 37
2.2.3 断面特征 39
2.2.4 断裂强度及机制 42
2.3 温度-裂纹耦合作用下充填体断裂行为 47
2.3.1 热处理充填体断裂韧度及超声特性影响 48
2.3.2 胶结充填体热损伤特性 50
2.3.3 热处理充填体微观结构量化 52
2.3.4 热处理充填体裂纹扩展模式 54
2.4 不同温度条件下含缺陷充填体断裂行为 58
2.4.1 断裂韧度 59
2.4.2 超声特性及微观结构 62
2.4.3 断裂特征 64
2.5 不同缺陷裂纹胶结充填体断裂数值模拟反演 67
2.5.1 接触本构模型 68
2.5.2 胶结充填体细观参数标定 69
2.5.3 力链场演变 70
2.5.4 速度场变化 72
2.5.5 不平衡力场变化 74
2.5.6 数值模拟结果与宏观响应对比 76
参考文献 78
第3章 层状充填体的力学行为 80
3.1 试验设计与制备 80
3.2 养护龄期对层状充填体强度的影响 82
3.3 浓度对层状充填体强度的影响 85
3.4 灰砂配比对层状充填体强度的影响 86
3.5 充填次数对层状充填体强度的影响 87
3.6 层状充填体破坏特征 91
3.7 工程应用 95
参考文献 96
第4章 单面临空充填体的力学行为 98
4.1 试验设计与制备 98
4.2 高宽比的影响 101
4.3 养护龄期的影响 105
4.4 灰砂配比的影响 108
4.5 多尺度数值模拟 111
4.5.1 模型尺寸及网格分布 111
4.5.2 边界条件的设定 111
4.5.3 材料属性及力学准则 112
4.6 多尺度数值模拟结果 112
4.6.1 应力场分布规律 112
4.6.2 位移场分布规律 114
4.6.3 塑性区分布规律 116
4.6.4 嗣后采场充填体稳定性 118
4.7 单面临空嗣后采场充填体强度选择 121
4.7.1 采场充填体强度设计方法 121
4.7.2 单面临空嗣后采场充填体强度模型 125
4.7.3 临空面破坏位置 126
4.8 工程实例 131
参考文献 133
第5章 改性充填体的力学行为 135
5.1 纤维充填料浆流变力学行为 135
5.1.1 胶结充填料浆流变参数测试 135
5.1.2 胶结充填料浆流变模型 137
5.1.3 不同纤维掺量下充填料浆流变曲线 137
5.1.4 纤维掺量对充填料浆流变参数的影响 140
5.2 温-时效应下胶结充填料浆流变特性 141
5.2.1 温-时效应下料浆流变曲线 141
5.2.2 养护温度对料浆流变参数的影响 143
5.2.3 养护时间对料浆流变参数的影响 145
5.2.4 温-时效应下料浆流变参数预测模型 147
5.3 纤维胶结充填体力学行为 149
5.3.1 纤维对充填体应力-应变行为的影响 149
5.3.2 充填体脆性特征 152
5.3.3 纤维掺量对单轴抗压强度的影响 153
5.4 温度影响纤维胶结充填体力学行为 155
5.4.1 应力-应变曲线 155
5.4.2 抗压强度与养护温度的关系 159
5.4.3 抗压强度与养护龄期的关系 161
5.4.4 孔隙结构 163
5.4.5 破坏模式 165
5.5 纤维增强作用机制 166
5.5.1 充填料浆固结水化特征 166
5.5.2 充填体中纤维分布特征 168
5.5.3 纤维-充填体界面相互作用 169
5.5.4 纤维对充填体孔隙结构的影响 171
5.5.5 纤维充填体的破坏模式 172
5.6 纤维充填体断裂力学行为 174
参考文献 177
第6章 冻融循环全尾砂固结体的力学行为 178
6.1 试样制备与方法 178
6.2 冻融循环对固结体宏观结构的影响 179
6.2.1 冻融循环过程中固结体质量、含水率的变化 179
6.2.2 冻融循环对固结体表面结构的影响 181
6.3 冻融循环固结体强度演化特性 185
6.3.1 养护龄期对固结体强度的冻融效应 185
6.3.2 灰砂配比对固结体强度的冻融效应 186
6.3.3 冻融循环次数对固结体强度的冻融效应 187
6.4 冻融循环固结体损伤机理 190
6.4.1 冻融循环对固结体单轴压缩破坏形式的影响 190
6.4.2 冻融循环对全尾砂固结体微观结构的影响 193
6.5 基于超声波的固结体冻融损伤评价 195
6.5.1 灰砂配比对固结体超声波波速的影响 196
6.5.2 冻融循环次数对固结体超声波波速的影响 197
6.5.3 固结体强度与超声波波速的关系 199
参考文献 202