冻融循环下排土场软岩边坡抗剪特性及时效性研究

佘长超，陈 涛，韩 流，宋仁忠，韩 兴，闫 石

(1.神华北电胜利能源有限公司，内蒙古 锡林浩特 026000；2.中国矿业大学 矿业工程学院，江苏 徐州 221116)

0 引 言

露天矿的大型化、高强度开采，产生大量的剥离物和尾矿物，这些岩土废弃物集中堆排成巨大的排土场或尾矿库[1]。近30 a来，随着西部大开发战略的振兴和煤炭资源的不断开采，煤炭资源开发已逐步向内蒙古、青藏高原等为代表的北方、西北地区延伸，露天采煤占我国煤炭年产总量由1%增长到20%。露天矿的大规模化产生数量众多、规模不一的排土场。北方、西北区域的时令温差较大，露天煤矿矿排土场展现出明显的冻融循环特点，这些大型堆载体的稳定性直接危及露天煤矿的生产、运输及人员安全[2]。

内蒙古地区的露天矿排弃物均为散体软岩[3-4]，常含有黏土、泥岩、炭质泥岩等，具有水理性差、胶结度差、力学强度低的特征[5]。散体软岩在排土场堆载之后受冻融循环的影响，其胶结状态和力学强度发生了显著的变化[6]。目前，冻融黏土、黄土等单一岩类的抗剪强度变化规律研究已经取得了一些成果。王大雁等[7]反复冻融青藏黏土，表明黏土的黏聚力随冻融循环次数的增加而降低，但内摩擦角没有规律。方丽莉等[8]发现非饱和土在冻融循环后，黏聚力不断折减而内摩擦角不断增大的规律。常丹等[9]通过常规静三轴剪切试验，发现受冻融后的粉砂土的抗剪强度在7～9次达到最小值，黏聚力降低，内摩擦角先减小后增大。刘晖等[10]对冻融循环时含砂粉土力学性质进行研究，表明破坏强度和弹性模量随循环次数增加先增大后减小，经历3次循环后达到最大值。……