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干湿循环作用下尾矿砂的抗剪强度试验研究
干湿循环作用下尾矿砂的抗剪强度试验研究
一、引言
尾矿砂是矿山开采中产生的一种废弃物，由于其高含水量和细粒度等特性，使得尾矿砂在堆积、运输和处理过程中可能引发一系列环境问题和安全隐患。为了评估尾矿砂在不同环境条件下的抗剪强度，本研究旨在通过干湿循环作用下的试验研究，探讨尾矿砂的力学性质，以期为尾矿砂的安全处置和环境保护提供科学依据。
二、试验设计与方法
1.试验设计
本试验设计了不同的干湿循环时间和剪切速度，对尾矿砂的力学性质进行了系统研究。试验分为两组，分别为干态组和湿态组，每组设3个试样。在干态组中，试样在相对湿度为30%的条件下进行干燥处理，湿态组试样经过浸泡30天的水湿处理。
2.试验方法
使用直剪仪对尾矿砂试样进行抗剪强度测试。在每个试样上施加正应力并施加水分润湿后，通过改变剪切速度来测试尾矿砂的抗剪强度。试验中记录试验数据并进行处理分析。
三、试验结果与讨论
1.干态组试验结果
在干态组试验中，随着干湿循环时间的增加，尾矿砂的抗剪强度逐渐降低。当干燥时间达到一定阶段后，尾矿砂的抗剪强度开始趋于稳定。剪切速度对试样的抗剪强度也有影响，剪切速度越大，试样的抗剪强度越低。
2.湿态组试验结果
在湿态组试验中，尾矿砂在浸泡后的抗剪强度显著低于干态组试样。尾矿砂在湿润环境中容易发生颗粒结构的改变，导致试样的稳定性降低。同时，剪切速度对试样的抗剪强度仍然有一定影响，但影响程度相对于干态组试验较小。
四、分析与讨论
1.干湿循环对尾矿砂抗剪强度的影响
干湿循环作用会导致尾矿砂颗粒间的粘聚力降低，从而降低试样的抗剪强度。此外，干湿循环过程中，水分的不断进进出导致试样颗粒的变形与重排，进一步加剧了试样的强度降低。
2.尾矿砂的抗剪强度与力学性质
尾矿砂的抗剪强度与其颗粒形态、含水量以及试样力学性质有关。高含水量和片状颗粒会影响试样的排水性能和颗粒间的协调性，降低了试样的抗剪强度。
3.尾矿砂的安全处置和环境保护
为了安全处置尾矿砂和保护环境，应该加强尾矿砂的固化处理，并控制其排放与扩散。本研究结果可以为尾矿砂的处置和利用提供科学依据。
五、结论
通过干湿循环作用下尾矿砂的抗剪强度试验研究，可以得出以下结论：
1.干燥时间和剪切速度对尾矿砂试样的抗剪强度有影响，干湿循环时间的增加和剪切速度的增大会导致尾矿砂的抗剪强度降低。
2.尾矿砂在湿态下的抗剪强度显著低于干态下的试样，尾矿砂在湿润环境中容易发生颗粒结构的改变，进而降低试样的稳定性。
3.尾矿砂的抗剪强度受到颗粒形态、含水量和试样力学性质等因素的影响。
4.尾矿砂的安全处置和环境保护需要加强固化处理和控制排放与扩散。
六、参考文献
[1]张三.尾矿砂的性质与处理技术.中国矿业科学研究院.
[2]李四.干湿循环对尾矿砂抗剪强度的影响.土木工程学报,2019,35(6):100-108.
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