为了解冻融循环引起的排土场散体物料剪切强度劣化规律,采用自主研发的大型直剪仪开展冻融循环作用下土石混合体的剪切试验,得到不同冻融循环次数下的排土场土石混合体剪切强度劣化曲线,并通过CT扫描分析不同冻融循环次数下土石混合体内部细观结构演化特征;最后,开展考虑冻融循环影响的排土场边坡稳定性分析。研究结果表明,在低法向压力下,散体物料的剪切应力-位移曲线主要呈现应变软化型,且在剪切过程中伴随剪胀行为;随着法向压力增大,曲线逐渐向应变硬化型转变,剪切过程中主要呈现剪切压缩行为;冻融循环次数增加,会使曲线应变硬化行为明显,逐渐弱化剪胀行为,内聚力和内摩擦角逐渐减小。当冻融循环次数达到15次时,内聚力和内摩擦角的减小量分别为18.45%和9.42%;冻融循环导致散体物料内部细颗粒冻胀挤压碎裂,致使细颗粒和孔隙间发生错位与重组;冻融循环引起的散体物料孔隙变化主要集中在前5次;当冻融循环次数达到15次时,排土场安全系数减小率约为7.6%。研究结果可为寒区排土场稳定性分析提供参考。

国家重点研发计划（2018YFC0808403）；

1 试验材料与方法
1.1 试验原材料
1.2 试验仪器及参数
1.3 试样制备与方法
1.4 试样CT扫描与重构
2 试验结果与分析
2.1 剪应力与剪切位移曲线特征分析
2.2 法向位移与剪切位移曲线特征影响分析
2.3 冻融循环次数与散体物料力学参数关系
2.4 基于CT技术冻融循环后散体物料孔隙结构分析
2.4.1 散体物料孔隙结构CT重构过程与结果
2.4.2 冻融循环对散体物料孔隙率影响
3 冻融循环影响排土场边坡稳定性分析
3.1 有限元模型
3.2 结果分析
4 结 论

徐文彬,王家臣,栾茂旭.冻融循环下排土场散体物料力学特性及其稳定性分析[J].矿业科学学报,2022,7(02):154-165.DOI:10.19606/j.cnki.jmst.2022.02.002.