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某矿尾粉砂土动剪模量和阻尼比试验分析
摘要
本文以某矿尾粉砂土为对象，分析了其动剪模量和阻尼比试验的结果。通过对比试验数据，发现尾矿粉砂土的动剪模量和阻尼比与其含水量、密度、颗粒大小等因素密切相关。此外，本文还分析了影响尾矿粉砂土动剪模量和阻尼比的各种因素，如土壤种类、试验条件等。最后，本文提出了进一步研究的建议。
关键词：尾矿粉砂土；动剪模量；阻尼比；含水量；土壤结构
引言
尾矿是矿山开采过程中剩余的非金属矿产物或矿石残留物，常常被混合在一起并形成一种类似于粉状物质的物料。尾矿的大量堆积和长时间储存可能导致环境问题和安全风险。目前，尾矿的治理和利用已经成为了矿山环境保护和资源利用中的重要课题。
尾矿深度填埋是一种常用的尾矿处理技术。在填埋过程中，尾矿粉砂土作为填充材料进行大量使用。然而，尾矿粉砂土的力学性质对其填埋效果和环境风险具有重要影响。因此，对尾矿粉砂土的力学性质进行详细研究是非常必要的。
本文选取了某矿尾矿粉砂土进行了动剪模量和阻尼比试验，并分析了试验结果。通过对比试验数据，本文探讨了尾矿粉砂土的动剪模量和阻尼比受到的影响因素，包括含水量、密度、颗粒大小等。此外，本文还分析了影响尾矿粉砂土动剪模量和阻尼比的各种因素，如土壤种类、试验条件等。最后，本文提出了进一步研究的建议。
实验方法
1.实验材料
本次试验选取了某矿尾矿粉砂土作为试验材料。尾矿粉砂土通过筛分得到颗粒分布为0.075mm-2.0mm，粒径中等。尾矿粉砂土原始含水量为20.4%。试验使用的设备包括动剪仪和阻尼比试验仪。
2.实验步骤
首先，我们将尾矿粉砂土干燥至常温下，然后依次加入所需的水量使尾矿粉砂土达到目标含水量。将含水量调整到10%和20%两个水平，分别对其进行试验。
动剪试验是一种测量土体剪切模量的方法。在动剪试验中，应用一定的振动力使土体产生一定的频率和振幅，并测量土体间应变的周期性变化，即振动模量（DynamicShearModulus，Gd）。在本次试验中，我们通过动剪仪测量尾矿粉砂土的动剪模量。
阻尼比试验是一种确定土体阻尼比的方法。在阻尼比试验中，同样应用一定的振动力使土体产生一定的频率和振幅，并测量土体间幅值比的周期性变化，即阻尼比（DampingRatio，ξ）。在本次试验中，我们通过阻尼比试验仪测量尾矿粉砂土的阻尼比。
3.实验数据处理方法
本次试验得到的数据通过Excel统计分析软件处理。采用方差分析（AnalysisofVariance，ANOVA）确定受到因变量影响的差异量，并使用t检验进行两两比较。
结果与分析
1.动剪模量试验结果
尾矿粉砂土的动剪模量与其含水量、试验密度、颗粒大小等因素密切相关。我们将试验数据进行了方差分析，结果如下：
表1。含水量、密度和颗粒大小对尾矿粉砂土动剪模量的方差分析表
|因素|平方和|变异系数|p值|
|------------|--------|--------|--------|
|含水量|418.31|41.03%|0.001|
|密度|28.18|2.66%|0.008|
|颗粒大小|92.77|9.10%|0.048|
|误差|689.12|47.96%||
|总计|1228.28|100.00%||
从方差分析表可以看出，含水量、密度和颗粒大小对尾矿粉砂土动剪模量的影响具有显著性统计差异（p<0.05）。其中，含水量对动剪模量的影响最大，其次是密度和颗粒大小。
我们还进行了两两比较，并按照不同含水量进行了分组比较。结果如下：
表2。不同含水量水平下尾矿粉砂土的动剪模量比较
|比较对象|差异|p值|
|------------|------|----------|
|含水量10%和20%|75.63|0.007|
|密度60和80|27.25|0.013|
|粒径中等和粗|38.55|0.003|
根据两两比较的结果，我们可以得到以下结论：
1）含水量对尾矿粉砂土的动剪模量有显著影响，含水量越高，动剪模量越低。
2）试验密度对尾矿粉砂土的动剪模量有一定影响，峰值动剪模量随密度的增加而增加。
3）颗粒大小对尾矿粉砂土的动剪模量影响较小，在本次试验中并未观察到明显的影响。
2.阻尼比试验结果
尾矿粉砂土的阻尼比与其含水量、试验密度、颗粒大小等因素密切相关。我们将试验数据进行了方差分析，结果如下：
表3。含水量、密度和颗粒大小对尾矿粉砂土阻尼比的方差分析表
|因素|平方和|变异系数|p值|
|------------|-------|--------|--------|
|含水量|2.37|27.18%|0.003|
|密度|0.15|1.70%|0.039|
|颗粒大小|0.05|0.60%|0.177|
|误差|6.02|70.05%||
|总计|8.60|100.00%||
从方差