【摘 要】
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充填开采是实现矿山绿色开采的关键,两步骤充填开采过程中由不同充填介质构成的复合充填结构体共同承受着顶板荷载。然而由于不同充填介质之间物理力学性质的差异,复合充填结构体整体力学行为特征较单一充填体更加复杂,影响到采场的整体稳定。因此,理清复合充填结构体的力学行为特征,对顶板稳定性控制和充填开采设计具有重要意义。对此,采用单轴压缩、声发射监测和数值模拟等手段,开展了由A、B两种充填介质（介质A的强度小
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充填开采是实现矿山绿色开采的关键,两步骤充填开采过程中由不同充填介质构成的复合充填结构体共同承受着顶板荷载。然而由于不同充填介质之间物理力学性质的差异,复合充填结构体整体力学行为特征较单一充填体更加复杂,影响到采场的整体稳定。因此,理清复合充填结构体的力学行为特征,对顶板稳定性控制和充填开采设计具有重要意义。对此,采用单轴压缩、声发射监测和数值模拟等手段,开展了由A、B两种充填介质（介质A的强度小于介质B）组合而成的复合充填结构体力学行为特征研究,取得以下主要研究成果:（1）开展了复合充填结构体试样和单一充填体试样的单轴压缩试验,研究了复合试样强度和应力应变与单一试样的差异和联系。复合试样整体强度与介质A的强度正相关;复合试样应力应变曲线相较于单一试样更加复杂多变。分析了复合试样应力应变曲线随其内部介质A强度改变的变化特征及复合试样内部受力情况。（2）使用Python编程语言,提取了试样表面的裂纹分布信息,并计算了表面裂纹的分形维数。基于试样表面裂纹分形维数,构建了用于量化试样表面损伤程度的损伤度模型。发现了复合试样表面裂纹分布不均现象,并分别量化了复合试样A、B两侧的损伤度,复合试样A侧表面的损伤度小于B侧。（3）研究了单一试样与复合试样声发射参数演化的阶段性特征及差异,建立基于声发射参数的损伤模型,并分析了复合试样的损伤演化规律。复合试样的损伤演化规律随着内部介质A强度改变而发生变化:当介质A强度较低时,复合试样中介质A先于两弹性阶段的拐点处屈服破坏,并不断发展直至介质B屈服破坏;当介质A强度增加到复合试样第二弹性阶段消失时,介质A、B几乎同时屈服破坏。（4）构建了复合充填结构体Flac3D数值模型,通过塑性区演化规律发现两介质接触面处最先出现损伤,进一步分析发现A、B两种介质物理力学性质的差异引起的侧向非协调变形,导致了接触面处的应力集中,最终造成损伤从接触面处开始发育。数值模拟结果验证了室内试验的可靠性。
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