风积沙胶结充填体力学特性对充填效果具有重要影响。风积沙胶结充填体力学特性具有尺寸效应，且在充填过程中会形成分层结构。本文从内部因素（材料配比）与外部因素（尺寸及分层层数）两方面对风积沙胶结充填体力学特性进行研究。分析了风积沙替代率（风积沙替代矸石的质量比）对矸石–风积沙胶结材料性能的影响，并在替代率试验的基础上，采用响应面法从“单因素–双因素交互作用–三因素耦合效应”3个层面揭示了水泥含量、灰（粉煤灰）沙（风积沙）比和质量浓度对充填体强度的影响。结果表明：充填体强度随三因素增加均增大，且一因素的增加会促进另一因素的增强效果。充填体力学性能随高宽比与分层层数的增加而降低。随高宽比增加，充填体破坏形式为“多条裂缝-单条裂缝-无裂缝贯穿充填体上下表面”，裂纹逐渐集中于充填体中下部。高宽比较大的充填体在局部裂纹作用下即失去承载能力，所能承受的损伤程度小。分层充填体在分层面处先产生裂纹，而后裂纹向分层面两侧基质内延伸。研究结果可为风积沙胶结充填工艺选择合理的材料配比与充填结构提供相应的理论依据与指导。

1 原材料基础性能
2 风积沙胶结充填材料配比影响规律研究
2.1 试验内容与过程
2.2 风积沙替代率试验分析
2.3 响应面法RSM试验
2.3.1 RSM-BBD试验设计方案与结果
2.3.2 RSM各因素影响分析
3 风积沙胶结充填体尺寸效应研究
3.1 试验内容
3.2 不同高宽比充填体单轴抗压强度与应变
3.3 不同高宽比充填体破坏特征
3.4 不同高宽比充填体PFC数值模拟研究
3.4.1 参数标定与模型构建
3.4.2 不同高宽比充填体模型应力-应变曲线
3.4.3 不同高宽比充填体破坏形态与裂纹演化规律
4 风积沙胶结充填体分层结构研究
4.1 模型建立
4.2 分层充填体模型应力-应变曲线
4.3 分层充填体模型破坏形态与裂纹演化规律
5 结 论

王树帅,杨仁树,李永亮,等.风积沙胶结充填体力学特性与破坏特征研究[J/OL].采矿与安全工程学报,1-12[2025-03-01].https://doi.org/10.13545/j.cnki.jmse.2024.0208.