凍融循環下排土場軟巖邊坡抗剪特性及時效性研究

佘長超，陳 濤，韓 流，宋仁忠，韓 興，閆 石

(1.神華北電勝利能源有限公司，內蒙古 錫林浩特 026000；2.中國礦業大學 礦業工程學院，江蘇 徐州 221116)

0 引 言

露天礦的大型化、高強度開采，產生大量的剝離物和尾礦物，這些巖土廢棄物集中堆排成巨大的排土場或尾礦庫[1]。近30 a來，隨著西部大開發戰略的振興和煤炭資源的不斷開采，煤炭資源開發已逐步向內蒙古、青藏高原等為代表的北方、西北地區延伸，露天采煤占我國煤炭年產總量由1%增長到20%。露天礦的大規模化產生數量眾多、規模不一的排土場。北方、西北區域的時令溫差較大，露天煤礦礦排土場展現出明顯的凍融循環特點，這些大型堆載體的穩定性直接危及露天煤礦的生產、運輸及人員安全[2]。

內蒙古地區的露天礦排棄物均為散體軟巖[3-4]，常含有黏土、泥巖、炭質泥巖等，具有水理性差、膠結度差、力學強度低的特征[5]。散體軟巖在排土場堆載之后受凍融循環的影響，其膠結狀態和力學強度發生了顯著的變化[6]。目前，凍融黏土、黃土等單一巖類的抗剪強度變化規律研究已經取得了一些成果。王大雁等[7]反復凍融青藏黏土，表明黏土的黏聚力隨凍融循環次數的增加而降低，但內摩擦角沒有規律。方麗莉等[8]發現非飽和土在凍融循環后，黏聚力不斷折減而內摩擦角不斷增大的規律。常丹等[9]通過常規靜三軸剪切試驗，發現受凍融后的粉砂土的抗剪強度在7～9次達到最小值，黏聚力降低，內摩擦角先減小后增大。劉暉等[10]對凍融循環時含砂粉土力學性質進行研究，表明破壞強度和彈性模量隨循環次數增加先增大后減小，經歷3次循環后達到最大值。……