煤矸石力学性质

(长沙理工大学湖南长沙40076)(湖南城市学院)摘要为了研究煤矸石作为高速公路路基填料的煤矸石力学性质适用性,对济东高速公路获嘉段沿线四个煤矿的煤矸石进行掺土改良的试验研究。煤矸石掺土比例分别为和,分析了其颗粒级配,进行了压缩渗透和直剪试验以及CBR值的测定,并与全煤矸石试验结果做了对比分析。结果表明掺土煤矸石工程物理力学特性均有不同程度的改善,其中以煤土比例为的掺土煤矸石试样改善最为显著。关键词掺土煤矸石颗粒级配压缩特性渗透性抗剪强度加州承载比煤矸石是煤炭生产和加工过程中产生的固体废弃物。据统计,我国矸石产量约为原煤总产量的%～%,已积存达亿t,占地km,且正以年排放量亿t的速度增长,应予重视和研究。煤矸石的工程特性根据国外一些学者BulterMichalskiSolesburyRainbow等利用不同煤矸石做现场模拟压密试验,认为煤矸石可压密程度与粒度分布特点密切相关。国内姜振泉等在煤矸石中分别掺入粉煤灰和粘土,对其进行压密和渗透试验,认为适当提高煤矸石中细小颗粒的含量,可以有效提高煤矸石的固结性能,改善其工程特性。参考已有成果,结合济东高速公路获新段煤矸石路基填筑技术研究项目,掺土改变煤矸石的颗粒级配,本文通过试验研究煤矸石掺土后在物理力学性质上的变化,探讨其作为高速公路路基填料的煤矸石力学性质适用性。

力学性质

试验方法及依据标准试验方法从公路沿线的程村焦作号李固吴村四个煤矿矸石山选取具有代表性煤矸石样,剔除粒径大于mm的煤矸石颗粒,按煤矸石与风干土的干重比分别为34进行配料。击实试验完毕,模拟现场工况,将击实后的试样烘干,过mm筛,按规范要求的压实度制样,进行压缩渗透及直剪试验。由颗粒级配曲线可知,掺土后的煤矸石在细小颗粒含量增加的同时,各试样不同程度存在某些粒组不连续分布加剧的现象。由试验结果可知,掺入一定比例的土后,煤矸石的干密度随着掺土量的增加而减小,含水量随着掺土量的增加而增大,其物理状态对含水量变化的敏感性降低。在同等压实状态下,煤矸石的孔隙比随着掺土量的增加而增大,与土的孔隙比逐渐接近;压缩模量不同程度地均有增加,其中尤以掺土煤矸石的增加幅度最为显著,随后,随着掺入量的增加略有下降;压缩系数变化不是很大,均小于,仍属于低压缩性土,见表。