尾礦宏觀力學(xué)特性及細(xì)觀力學(xué)機(jī)理

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 引言 1
1.2 研究現(xiàn)狀及評述 2
1.2.1 結(jié)構(gòu)性材料力學(xué)性質(zhì)研究層次 3
1.2.2 尾礦宏觀物理力學(xué)性質(zhì) 4
1.2.3 分形理論及其在巖土工程中的應(yīng)用 6
1.2.4 顆粒物質(zhì)理論研究現(xiàn)狀 9
1.2.5 土體細(xì)觀力學(xué)研究方法 12
1.3 本書主要工作 14
參考文獻(xiàn) 16
第2章 尾礦分類和化學(xué)物理性質(zhì) 24
2.1 尾礦分類 24
2.2 尾礦化學(xué)與礦物成分 25
2.3 尾礦物理性質(zhì) 28
2.3.1 平川鐵礦尾礦物理性質(zhì) 28
2.3.2 秧田箐銅尾礦物理性質(zhì) 32
2.3.3 大寶山槽對坑尾礦物理性質(zhì) 34
2.3.4 羊拉銅尾礦物理性質(zhì) 37
2.3.5 東鄉(xiāng)銅尾礦物理性質(zhì) 39
2.4 細(xì)粒尾礦物理性質(zhì) 42
參考文獻(xiàn) 44
第3章 尾礦宏觀力學(xué)性質(zhì) 45
3.1 尾礦靜力學(xué)性質(zhì)受粒徑與密度影響研究 45
3.1.1 尾礦靜力學(xué)性質(zhì)受粒徑影響規(guī)律 45
3.1.2 尾礦靜力學(xué)特性受密度影響規(guī)律 48
3.2 尾礦動力學(xué)性質(zhì) 50
3.2.1 試驗(yàn)儀器、試樣制備與試驗(yàn)方法 50
3.2.2 動三軸試驗(yàn)基本特性 51
3.2.3 尾礦動強(qiáng)度特征 54
3.2.4 尾礦動孔隙水壓力 56
3.2.5 尾礦動力變形特性 58
3.2.6 尾礦動力特性影響因素分析 61
3.3 凍結(jié)尾礦力學(xué)特性 64
3.3.1 凍結(jié)尾礦室內(nèi)試驗(yàn) 65
3.3.2 凍結(jié)尾礦單軸壓縮下的破壞形式 67
3.3.3 凍結(jié)尾礦單軸壓縮變形特性 68
3.3.4 凍結(jié)尾礦抗壓強(qiáng)度和變形模量變化規(guī)律 68
3.4 磷尾礦電阻率與其力學(xué)性質(zhì)關(guān)系 70
3.4.1 磷尾礦電阻率 71
3.4.2 磷尾礦電阻率的影響因素 73
3.4.3 磷尾礦初始電阻率與抗剪強(qiáng)度關(guān)系 76
3.4.4 磷尾礦應(yīng)力-應(yīng)變-電阻率關(guān)系 77
參考文獻(xiàn) 78
第4章 尾礦彈塑性損傷本構(gòu)模型研究 80
4.1 塑性力學(xué)全量理論 80
4.1.1 等效應(yīng)力與等效應(yīng)變 80
4.1.2 全量理論本構(gòu)模型 81
4.2 連續(xù)介質(zhì)損傷力學(xué)理論 82
4.2.1 連續(xù)介質(zhì)損傷力學(xué) 82
4.2.2 損傷變量 82
4.2.3 損傷演化方程與本構(gòu)關(guān)系 83
4.2.4 基于Mohr-Coulomb強(qiáng)度準(zhǔn)則的損傷演化方程 84
4.3 尾礦彈塑性損傷本構(gòu)模型 86
4.3.1 尾礦彈塑性力學(xué)特性 86
4.3.2 彈塑性描述 86
4.3.3 損傷描述 87
4.4 尾礦彈塑性損傷本構(gòu)模型驗(yàn)證 88
4.4.1 尾礦固結(jié)不排水試驗(yàn) 88
4.4.2 模型參數(shù)確定及驗(yàn)證 93
參考文獻(xiàn) 94
第5章 尾礦顆粒統(tǒng)計(jì)分形特征及與宏觀物理力學(xué)特性的關(guān)系研究 96
5.1 顆粒統(tǒng)計(jì)分形理論 96
5.1.1 分形理論概念 96
5.1.2 分形維數(shù)測定方法 97
5.1.3 巖土材料分形特征研究一般過程 98
5.1.4 顆粒統(tǒng)計(jì)分形維數(shù)計(jì)算 99
5.2 基于分形理論的尾礦顆粒分布特征 100
5.2.1 顆粒分析試驗(yàn) 100
5.2.2 尾礦顆粒質(zhì)量分形維數(shù)計(jì)算結(jié)果 101
5.3 尾礦顆粒質(zhì)量分形維數(shù)與顆粒分布特征的關(guān)系 102
5.3.1 尾礦顆粒質(zhì)量分形維數(shù)與Ri/Rmax的關(guān)系 102
5.3.2 尾礦顆粒質(zhì)量分形維數(shù)與顆粒級配指標(biāo)的關(guān)系 103
5.3.3 尾礦顆粒質(zhì)量分形維數(shù)與顆粒組成的關(guān)系 104
5.4 尾礦顆粒質(zhì)量分形維數(shù)與其宏觀物理力學(xué)性質(zhì)的關(guān)系 106
5.4.1 尾礦宏觀物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn) 106
5.4.2 尾礦顆粒質(zhì)量分形維數(shù)與抗剪強(qiáng)度參數(shù)的關(guān)系 107
5.4.3 尾礦顆粒質(zhì)量分形維數(shù)與滲透系數(shù)的關(guān)系 108
參考文獻(xiàn) 108
第6章 尾礦細(xì)觀結(jié)構(gòu)變形非線性特性試驗(yàn)研究 110
6.1 尾礦細(xì)微觀力學(xué)與形變觀測試驗(yàn)裝置 110
6.1.1 土體細(xì)觀力學(xué)主要試驗(yàn)方法存在的問題 110
6.1.2 裝置組成與各部件關(guān)鍵技術(shù) 111
6.1.3 裝置的主要功能、技術(shù)指標(biāo)及特點(diǎn) 116
6.2 尾礦細(xì)觀結(jié)構(gòu)分形特征研究方法 117
6.2.1 復(fù)雜圖形周長-面積分維模型 117
6.2.2 圖像特征值的獲取 118
6.3 全尾礦細(xì)觀力學(xué)特性 119
6.3.1 試驗(yàn)材料 119
6.3.2 試驗(yàn)方案及步驟 119
6.3.3 不同荷載下尾礦細(xì)觀結(jié)構(gòu) 120
6.3.4 不同埋深的沉降及局部應(yīng)力 120
6.3.5 尾礦受載過程細(xì)觀結(jié)構(gòu)形變特征 122
6.3.6 受載尾礦細(xì)觀結(jié)構(gòu)力學(xué)作用機(jī)理 124
6.4 尾礦細(xì)觀孔隙結(jié)構(gòu)變形演化分形特性 125
6.4.1 試驗(yàn)材料、設(shè)備、方案與步驟 125
6.4.2 尾礦內(nèi)部應(yīng)力方向性特征 126
6.4.3 尾礦孔隙變化非均勻性特征 127
6.4.4 尾礦孔隙的分形特征 128
6.4.5 不同荷載下尾礦細(xì)觀孔隙結(jié)構(gòu)分形特征 129
6.4.6 尾礦細(xì)觀結(jié)構(gòu)變形演化分形特征 131
6.4.7 基于顆粒物質(zhì)理論的受載尾礦細(xì)觀力學(xué)特性分析 133
參考文獻(xiàn) 135
第7章 尾礦分層結(jié)構(gòu)體宏細(xì)觀力學(xué)特性試驗(yàn)研究 137
7.1 粗、細(xì)粒尾礦分層結(jié)構(gòu)體宏觀力學(xué)特性 138
7.1.1 試驗(yàn)材料與試件制作 138
7.1.2 試驗(yàn)方法與設(shè)備 140
7.1.3 單一粗、細(xì)粒尾礦抗剪強(qiáng)度參數(shù)對比 141
7.1.4 粗、細(xì)粒尾礦兩層結(jié)構(gòu)體抗剪強(qiáng)度特性 141
7.1.5 粗、細(xì)粒尾礦三層結(jié)構(gòu)體抗剪強(qiáng)度特性 142
7.1.6 粗、細(xì)粒尾礦兩層結(jié)構(gòu)體直接剪切試驗(yàn)結(jié)果及分析 144
7.1.7 尾礦分層結(jié)構(gòu)體應(yīng)變曲線與孔隙水壓力分析 144
7.2 細(xì)粒尾礦透鏡體宏觀力學(xué)特性 146
7.2.1 試驗(yàn)材料 146
7.2.2 試驗(yàn)方案 147
7.2.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析 148
7.3 細(xì)粒尾礦透鏡體細(xì)觀力學(xué)特性 152
7.3.1 試驗(yàn)裝置 152
7.3.2 試驗(yàn)方案與步驟 152
7.3.3 不同埋深處顆粒位移 154
7.3.4 不同埋深處局部應(yīng)力 155
7.3.5 細(xì)觀結(jié)構(gòu)變形特征 156
7.3.6 宏細(xì)觀等效力學(xué)機(jī)理分析 157
參考文獻(xiàn) 161
第8章 尾礦粒徑對其宏細(xì)觀力學(xué)特性的影響試驗(yàn)研究 163
8.1 尾礦粒徑對其宏觀力學(xué)特性的影響 163
8.1.1 試驗(yàn)材料 163
8.1.2 試件制備 165
8.1.3 試驗(yàn)結(jié)果與分析 166
8.2 不同粒徑尾礦顆粒（團(tuán)聚體）細(xì)觀結(jié)構(gòu)受載分形演化特征 167
8.2.1 試驗(yàn)裝置 167
8.2.2 試驗(yàn)材料與試件制作 168
8.2.3 試驗(yàn)方案與步驟 168
8.2.4 尾礦結(jié)構(gòu)強(qiáng)度 169
8.2.5 尾礦顆粒（團(tuán)聚體）細(xì)觀結(jié)構(gòu)分形特征 170
8.2.6 受荷載作用尾礦骨架顆粒細(xì)觀結(jié)構(gòu)變性特征 171
8.2.7 加載試驗(yàn)對尾礦顆粒分布的影響 175
8.2.8 尾礦粒徑與幾何特征對其細(xì)觀力學(xué)特性的影響機(jī)理 176
參考文獻(xiàn) 177
第9章 非飽和尾礦宏細(xì)觀力學(xué)特性試驗(yàn)研究 179
9.1 含水率對非飽和尾礦宏觀力學(xué)特性的影響 180
9.1.1 非飽和尾礦強(qiáng)度理論 180
9.1.2 非飽和尾礦三軸剪切試驗(yàn)設(shè)備 181
9.1.3 非飽和尾礦三軸剪切試驗(yàn)方法 182
9.1.4 試驗(yàn)材料與試件制備 183
9.1.5 試驗(yàn)結(jié)果與分析 183
9.2 不同含水率尾礦細(xì)觀力學(xué)特性 185
9.2.1 試驗(yàn)材料、設(shè)備與方案 185
9.2.2 連續(xù)荷載作用下尾礦顆粒位移特征 186
9.2.3 尾礦顆粒在荷載作用下細(xì)觀變形特征 188
9.3 非飽和尾礦孔隙水運(yùn)移的細(xì)觀力學(xué)特性 188
9.3.1 試驗(yàn)材料、設(shè)備與方案 188
9.3.2 尾礦充水過程孔隙水運(yùn)移特征 191
9.3.3 受載尾礦顆粒運(yùn)移規(guī)律 193
9.3.4 受載尾礦孔隙水運(yùn)移特性及對尾礦細(xì)觀結(jié)構(gòu)的影響 194
9.3.5 排水過程尾礦顆粒運(yùn)動規(guī)律與細(xì)觀結(jié)構(gòu)變形特性 196
9.4 非飽和尾礦孔隙水運(yùn)移特征及對顆粒骨架結(jié)構(gòu)作用機(jī)理分析 198
參考文獻(xiàn) 200
第10章 飽和尾礦孔隙水滲流宏細(xì)觀力學(xué)試驗(yàn)與數(shù)值模擬研究 202
10.1 洪水工況下尾礦庫浸潤線變化規(guī)律 202
10.1.1 秧田箐尾礦庫工程概況 203
10.1.2 尾礦庫浸潤線變化規(guī)律模型試驗(yàn)與結(jié)果分析 203
10.2 尾礦庫地下水滲流特性數(shù)值模擬 205
10.2.1 龍都尾礦庫地下水滲流特性數(shù)值模擬 205
10.2.2 里農(nóng)大溝中線法尾礦壩地下滲流場數(shù)值模擬 209
10.3 飽和尾礦孔隙水運(yùn)移的細(xì)觀力學(xué)特性 213
10.3.1 試驗(yàn)材料、設(shè)備與方案 213
10.3.2 受載飽和尾礦細(xì)觀結(jié)構(gòu)變形演變規(guī)律 214
10.3.3 滲透水對尾礦細(xì)觀結(jié)構(gòu)的影響 215
10.3.4 沉降量、滲水量的時(shí)間變化規(guī)律 215
10.3.5 滲透水對尾礦顆粒分布的影響 217
10.3.6 尾礦庫地下水滲流細(xì)觀力學(xué)機(jī)理 218
參考文獻(xiàn) 219
第11章 尾礦壩顆粒接觸力與結(jié)構(gòu)變形細(xì)觀數(shù)值模擬研究 221
11.1 黃草坪尾礦庫工程概況 222
11.1.1 尾礦庫選址 222
11.1.2 黃草坪尾礦庫簡介 222
11.2 黃草坪尾礦庫堆壩模型試驗(yàn) 224
11.2.1 堆壩模型試驗(yàn)?zāi)康?224
11.2.2 堆壩模型試驗(yàn)方案 224
11.2.3 庫區(qū)山地模型制作 224
11.2.4 堆壩物理模型試驗(yàn) 225
11.2.5 干灘面坡度變化規(guī)律 226
11.2.6 庫區(qū)尾礦顆粒分布規(guī)律 226
11.2.7 堆壩尾礦抗剪強(qiáng)度測試結(jié)果 227
11.3 顆粒物質(zhì)力學(xué)基本理論 228
11.3.1 顆粒物質(zhì)簡介 228
11.3.2 顆粒物質(zhì)力學(xué) 228
11.3.3 球形顆粒接觸力學(xué) 229
11.4 自重荷載下尾礦壩顆粒接觸力與結(jié)構(gòu)變形顆粒流數(shù)值模擬 232
11.4.1 PFC 2D數(shù)值模擬軟件 232
11.4.2 尾礦細(xì)觀力學(xué)參數(shù)確定 234
11.4.3 尾礦壩PFC 2D模型建立 239
11.4.4 尾礦壩顆粒接觸力分布規(guī)律 240
11.4.5 尾礦壩顆粒位移特征 242
11.4.6 尾礦壩結(jié)構(gòu)變形特征 242
參考文獻(xiàn) 244
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