基于PFC2D的结构面粗糙度对分层充填体强度的影响分析
简介：井下充填体的分层结构将会导致整体充填体力学性能的降低,对矿山带来一定的安全问题.为提高分层充填体层与层之间的胶结质量,本文借助 3D打印技术制备了四种不同粗糙度结构面(R1、R2、R3、R4)的模具,通过单轴压缩试验和PFC2D数值模拟的方法,研究了在不同变量因素(料浆质量分数、灰砂比、充填间隔时间)条件下胶结面粗糙度对单轴抗压强度的影响,实现充填体的抗压强度与胶结面粗糙度关系表征.结果表明:(1)当料浆质量分数、灰砂比、充填间隔时间为定值时,分层充填体的抗压强度随胶结面粗糙度的增大而增大;当胶结面粗糙度为一定值时,分层充填体抗压强度随料浆质量分数和灰砂比的提高而提高,随充填间隔时间的增加而降低;(2)通过引入分层充填体强度增强系数r,发现当胶结面粗糙度一定时,r值的变化规律与料浆质量分数、灰砂比整体趋于正相关,与浆料充填间隔时间呈负相关;(3)分层充填体破坏形式主要为整体贯穿张拉破坏形式,且破坏主要集中在分层结构面处;随着粗糙度的增加,充填体逐渐出现大量张拉破坏且有贯穿分层面的长裂纹.这说明随着胶结面粗糙度的增加,分层胶结面的胶结质量更好,充填体的力学性能得到了更多的利用.研究结果可为矿山分层充填提供了理论基础和科学依据.展开
学者：王金星胡宗生焦华喆杨小林张琪刘晓辉徐平许军强陈勋
关键词：分层充填体3D打印胶结面粗糙度强度规律破坏特征
资助基金：国家重点研发计划;国家自然科学基金;国家自然科学基金;山东省科技型中小企业创新能力提升工程资助项目
在线出版日期：2025-05-23 （网站首发日期）
