生物聚合物改良露天矿黏土抗裂性能研究
齐翔1
周伟2
王知乐1
李蕊1
田涯3
涂立啸1
张志远3
董志龙4
杨虎雄3
1.中国矿业大学矿业工程学院,江苏 徐州 221116;中国矿业大学煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室,江苏 徐州 2211162.中国矿业大学煤炭精细勘探与智能开发全国重点实验室,江苏 徐州 221116;露天矿山高新技术研究中心,江苏 徐州 2211163.中国矿业大学矿业工程学院,江苏 徐州 2211164.中国矿业大学矿业工程学院,江苏 徐州 221116;新疆天池能源有限责任公司,新疆 昌吉 831100
摘要：边坡稳定性在露天矿等工程中具有重要意义,在雨水的作用下边坡裂隙的形成和扩大可能导致边坡的失稳和破坏,而生物聚合物的引入可能对黏土边坡的干缩开裂性能产生显著影响.为探究生物聚合物在改善黏土边坡干缩开裂性能方面的效用,选取小龙潭露天煤矿的黏土作为研究对象,引入生物聚合物沙蒿胶和黄原胶进行改性处理.为评估不同掺量生物聚合物的抗裂效果和耐久性,开展了一系列干湿循环试验并记录含水率变化,通过PCAS软件处理对裂隙率、概率熵等指标进行定量分析.结果表明,生物聚合物的掺入会使裂隙显现时间提前,影响试样最终含水率,其中 1%掺量的沙蒿胶能够提升黏土体 53.5%的最终持水能力;生物聚合物的掺入显著能降低黏土的裂隙率,但对概率熵的影响并不明显,首次干湿循环中 1%掺量沙蒿胶和 1%掺量黄原胶分别可使黏土裂隙率降低 11.83%和 16.39%,随干湿循环次数的增高,沙蒿胶试样抗裂能力逐渐降低,而黄原胶展现出一定的耐久性.基于实验结果利用XRD和SEM技术讨论生物聚合物影响黏土体抗裂性能的机理,发现生物聚合物的掺入并没有改变黏土组分,但生物聚合物能够通过静电键合和氢键键合与黏土矿物形成稳定联结,同时通过与水混合形成凝胶,微观层面上凝胶包裹和连接了土体颗粒,并填补了孔隙空间,有效地抵抗了黏土失水引起的抗裂张力.综合分析了沙蒿胶和黄原胶 2种生物聚合物改良黏土抗裂性能的特点,为露天矿黏土边坡开裂问题的治理提供了借鉴和参考.
关键词：生物聚合物PCAS抗裂沙蒿胶黄原胶裂隙率
分类号：TD854.6(矿山开采)
资助基金：国家重点研发计划(2023YFF1306001)国家自然科学基金(52374145)
论文发表日期：2025-06-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 24-32 )
英文信息