基于PFC3D的尾矿砂剪切变形与稳态强度细观模拟研究

朱 仁玉1, 张 晟2, 华 国欢2, 沈 应龙3
1、江西应用技术职业学院资源环境与珠宝学院
2、江西应用技术职业学院资源环境与珠宝学院;自然资源部离子型稀土与环境重点实验室
3、江西省地质局第六地质大队

摘要


为揭示尾矿砂稳态强度的宏细观形成机制，采用室内三轴试验与PFC3D离散元模拟相结合的方法，系统研究不同相对密实度（Dr=30%-70%）及围压（100-300kPa）条件下尾矿砂的力学响应特性。结果表明：松砂（Dr=30%）呈现应变硬化特征，密砂（Dr=70%）则经历峰值后应变软化过程，所有试样在轴向应变30%时均收敛于统一稳态强度；围压升高显著抑制密砂剪胀效应，数值模拟与试验所得稳态内摩擦角分别为28.45°和29.98°，误差仅5.1%。细观分析表明，位移场演化呈现X型剪切带分异特征，临界接触数（约3.8）的发现揭示了颗粒接触网络重构主导的稳态形成机制。研究发现，高围压下尾矿砂强度弱化源于颗粒滑移导致的结构重组，而稳态强度作为材料本征属性仅受颗粒级配控制。研究结果为尾矿库稳定性评价提供了细观力学判据，并为颗粒材料多尺度分析方法的创新提供了理论依据。

关键词


尾矿砂；稳态强度；离散元模拟；临界接触数；尾矿库稳定性

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参考


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DOI: http://dx.doi.org/10.12361/2661-3506-07-10-148933

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