砂石混合体骨架组分及应力传递模式细观分析.pdfVIP

第15卷第6期有色金属（中英文）Vol.15，No.6

2025年6月NonferrousMetalsJune2025

doi：10.20242/j.issn.2097-5384.2025.06.017

砂石混合体骨架组分及应力传递模式细观分析

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刘磊，崔旋，李维朝

（1.矿冶科技集团有限公司，北京100160；

2.中国水利水电科学研究院，北京100038）

摘要：砂石混合体是一种由粗粒废石和细粒砂土混杂而成的具有复杂结构的非连续介质，广泛存在于矿山排土场等工程中，其力学

性质较为复杂，与混合体骨架组分与应力传递模式密切相关。而废石占比是影响混合体骨架组分等细观结构的主要因素。从细观结

构层次出发，采用离散元计算方法，结合废石与细砂室内三轴试验结果与不规则废石三维扫描壳体，构建了考虑废石实际形状的废石

细砂混合体细观分析模型，并采用离散元程序对其开展了不同废石占比条件下的细观结构模拟，探究了废石占比对混合体骨架组分与

应力传递模式的影响。结果表明：混合体骨架组分与应力传递模式的转变以及废石骨架完整性的破坏具有临界体积比。该工况下混

合体骨架组分与应力传递模式转变的临界废石与细砂体积比为5.7∶1，而废石骨架完整性破坏的临界废石与细砂体积比为5.0∶1。通

过分析废石与细砂力链分布、应力分担比与配位数的响应特征，将混合体骨架组分及应力传递模式划分为3类。Ⅰ类：混合体中废石

起到骨架作用，该类存在于废石与细砂体积比大于5.7∶1时；Ⅱ类：细砂参与力的传递，但混合体骨架仍以废石为主，该类存在于废石

与细砂体积比小于5.7∶1并大于5∶1时；Ⅲ类：废石与细砂两者同时起到骨架作用，该类存在于废石与细砂体积比小于5∶1。

砂石混合体；骨架组分；三轴试验；离散元法；数值模拟

关键词：

TD854.7；TU433A2097-5384（2025）06-1044-12

中图分类号：文献标志码：文章编号：

MicroAnalysisofSkeletonCompositionandStressTransferMode

ofSandandStoneMixture

LIULei1，CUIXuan1，LIWeichao2

（1.BGRIMMTechnologyGroup，Beijing100160，China；

2.ChinaInstituteofWaterResourcesandHydropowerResearch，Beijing100038，China）

AbstractThemixtureofsandandstoneisadiscontinuousmediumwithacomplexstructurecomposedofcoarse-

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