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煤矸石颗粒破碎及其对工程力学特性影响

2015-09-25 16:00:18作者:

  煤矸石是指在煤矿建设、煤炭开采及加工过程中排放出的废弃物,是多种软岩成分的混合体,其岩性成分是由含煤岩系与煤层的开采方式决定的。随着我国高速公路的兴建,煤矸石作为路用填料有着广阔的应用前景。但其大规模应用尚需解决如下几个关键问题:

  ①煤矸石作为路基填料的压实及其质量控制与检测问题;

  ②煤矸石路基隔水、排水问题;

  ③煤矸石作为路基填料的承载力与变形问题。

  上述几个问题实质上都与煤矸石的物质成分特征及其随工程环境的变化规律有直接关系。

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  天然煤矸石存在着明显的颗粒级配缺陷:粗大矸块含量比例过高和细小颗粒含量比例过低,由此导致了其路用压实度控制等难题。天然煤矸石与一般的碎石土不同,其在压密过程中随着软岩块的破碎其级配条件可不断得到改善,从而可以有效提高其压密性,所以煤矸石的压密效果很大程度上取决于压密过程对软岩块的破碎程度。另一方面,软岩块的破碎也可以减小乃至消除由软岩风化或浸水软化、崩解、膨胀对填体稳定性产生的潜在影响。

  (1)煤矸石粒度分布级配较差,冻融或压实均可使其颗粒破碎,工程力学特性相应发生变化。

  (2)煤矸石的压实、渗透、水稳、压缩、承载、变形与强度特性受控于其粒度级配特征及颗粒破碎变化规律。

  (3)不同粗细料比例煤矸石强度包线均近似直线,强度公式可采用库仑公式。

  (4)不同粗细料比例煤矸石应力应变关系曲线可用双曲线进行拟合。

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