マルチ下の石炭脈石路床充填材の残留変形

Jan 12, 2024

Scientific Reports volume 13、記事番号: 8203 (2023) この記事を引用

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メトリクスの詳細

本論文では,石炭脈石路床充填材の残留変形の発展則を大規模三軸試験を通じて解析し,主に砂岩と石灰岩からなる石炭脈石の残留変形モデルを確立した。目的は、路盤充填材としての石炭脈石の適用可能性に関する研究基盤を提供することです。結果は,石炭脈石フィラーの変形は,複数の振動回数の繰り返し荷重下で最初に増加し,その後一定になる傾向があることを示した。神珠江残留変形モデルは変形則を正確に予測できないことが判明し,石炭脈石充填体の残留変形モデルに対応する修正を行った。最後に,灰色相関度の計算に従って,石炭脈石フィラーの残留変形に対する主要因の影響度を分類した。これらの主な要因によって表される実際の工学的状況と組み合わせると、残留変形に対する充填粒子密度の影響が充填粒子サイズ組成の影響よりも大きいことが分析できます。

脈石とは、炭鉱の建設や採炭などの際に排出される廃石を指します1。石炭脈石が過剰に蓄積すると、深刻な環境問題が引き起こされます2、3、4。現在、石炭脈石は、石炭脈石のリサイクル率向上を前提として、コンクリートの性能を確保するために、主にコンクリートの粗骨材や細骨材の充填材として使用されている5,6,7,8。さらに、密度が高くなると、支持力が強く、構造安定性が高く、過度の変形が起こりにくいなどの優れた工学的特性9を有しており、これらの特性と組み合わせることで、路盤充填材として脈石を使用すると、目的を効果的に達成できます。リサイクル。路床充填材が循環荷重の作用下で残留変形を生じることを考慮すると10、11、12、13、残留変形が大きすぎる場合、残留変形は安全上の問題につながります。したがって、脈石の残留変形は、路床充填材として使用される場合の動的特性に関する研究の重要なポイントの1つです。

路床充填材の残留変形の研究には、一般に残留変形モデルの確立と残留変形の影響因子の調査が含まれます。残留変形モデルは一般に 2 つのカテゴリに分類されます。1 つは動的応力下での特定の振動と残留ひずみとの関係を記述する動的応力-残留変形モデル 14,15、もう 1 つは残留変形曲線 (たとえば、神珠江残留変形モデル)16,17,18。動的応力-残留変形モデルと比較して、振動-残留変形モデル(神珠江残留変形モデルなど)は、路盤充填材などの粒状材料のせん断特性によって引き起こされる体積残留変形を記述することができるだけでなく、補間誤差の影響を効果的に回避できます19。しかし、神珠江残留変形モデルは、たとえばロックフィル材料の振動残留変形特性を研究する場合など、特定の影響要因の下で路盤充填材の残留変形則を正確に記述することができません。 Wang et al.20 は、Shen Zhujiang 残留変形モデルによって当てはめられたデータの離散性がより高いことを発見しました。 He et al.21 は、杭材料の実際の lg (1 + N) (振動) 残留変形曲線が、特に高応力条件下で明らかな非線形性を示すことを発見しました。

路盤充填材などの粒状材料の残留変形に影響を与える要因に関する研究を考慮すると、学者らは、影響要因が充填材の選択、充填材の粒度の勾配、充填材の圧縮、周期荷重の周波数、周期応力比、サンプルの拘束圧力22、23、24、25、26、27、28。その中で、Liu ら 27 は、周期的荷重の作用下でのロックフィル材料の残留変形は、主にロックフィル材料の粒子の再配列とロックフィル材料の粒子のエッジ角度の断片化によるものであると指摘しました。、これはロックフィル材料の緻密さと密接に関係しています。屋内試験では、試験片の拘束圧力と圧縮がその緻密性に影響します。例えば、学者ら 29 は、拘束圧力が粗粒土のせん断残留変形と体積残留変形に影響を与えることも発見しました。同時に、粒子のグラデーションは粒子の断片化の程度にも影響します27。さらに、石炭脈石の二次破砕も石炭脈石の残留変形に大きな影響を与えます30、31、32、33、34、35、36。 Zheng ら 31 は、粗粒土の粒子破壊の主な影響要因は粒子の形状であることを発見しました。この粒子破壊は空隙充填、骨格破壊、最終安定の 3 段階に分かれており、粗粒土の累積変形に影響を与えます。

多変量と残留変形の間の関連の程度を調査するために、この論文ではグレー相関法を使用します。この方法は、特定のパラメーターの発展と変化に影響を与えるさまざまな要因を比較するために使用される統計分析方法です 37,38。次に、工学実験で広く使用されている、さまざまな要因間の相関の程度を調査します39,40。これまでの研究では、小型三軸試験または中型三軸試験が一般的に使用されていました41。石炭脈石路床充填試験片の粒径は 60 mm 以上であるため、副三軸を使用すると試験片の粒径が事象サイズより大きくなるだけでなく、サイズ効果により大きな誤差が発生します。

したがって、この論文では、実験方法は小型三軸試験や中三軸試験とは異なり、大型三軸試験を使用します。荷重振動回数については、従来の振動回数が少ない場合とは異なり、実際の路盤充填作業の状況を模擬するため、荷重サイクル数を30,000回に設定しています。これに基づいて,路床充填に影響を与える主な要因と組み合わせて,本論文は石炭脈石路床充填の残留変形モデルを確立し,その残留変形に対する様々な要因の影響を分析した。実際の作業において石炭脈石地盤充填の沈下を予測することを目的としています。

この論文で研究した実験用フィラーサンプルは、翔潭唐家山炭鉱から採取されました。石炭脈石には主に砂岩、石灰岩、頁岩、泥岩が含まれていることが確認されています。フィラーの粒径範囲が広く、均一性が悪く、粒子が散在しており、10cmを超え0.5mm未満の粒子も含まれています。大きな粒子は明らかなエッジコーナーを持ち、形状は不規則で、硬度は中程度です。風化の影響を受け、粒子サイズが小さくなるにつれて、粒子はよりぼやけ、質感はより柔らかくなります。石炭脈石路床充填材の細粒材料の液体限界は 31.46、塑性限界は 20.57、塑性指数は 10.89 です。規格 (JTG D30-2015)42 に従って、60 mm を超える粒子を除去します。フィラーサンプルを図1に示します。

粗粒フィラーサンプルの外観。

本稿では、フラクタル理論に基づいてタルボットが提案した階調制御方程式を階調パラメータの値として使用します43。

このうち、di は試験片中の粒径の質量 l よりも小さい粒子の累積含有率です。 i は、1 サイズ未満の粒子サイズを持つ粒子の総質量のパーセンテージです。 lmax は最大粒子サイズです。この試験では 60.0 mm が必要です。A は段階的パラメータです。このテストでは、A = 0.63、0.87、1.11 の 3 つの階調を選択します。不均一性係数 Cu = d60/d10 > 5 および曲率係数 Cc = d302/(d60・d10) = 1 ～ 3 が良好な等級であることを考慮すると、A 値は 0.3691 ～ 1.1133 となります。粒子の濃淡分布を図2に示します。

粒子のグラデーション分布。

大規模な 3 軸試験の前に、図 3 に示すように、表面振動圧縮試験を通じて、規格 (JTG D30-2015) に準拠した最大圧力圧縮下での路床フィラー本体の密度を決定する必要があります。次に、梱包サンプルの品質はサンプルの量に応じて決定されます。異なるグレードのサンプルを用いて表面振動圧縮試験を実施した。最大圧縮時の 3 つのグループの試験片の密度を表 1 に示します。

表面振動圧縮試験。

道路路床の設計規定 (JTG D30-2015) に従って、実際の工学における路床詰めの充填プロセスをシミュレートするために、試験では 3 ～ 5 層の圧縮層が負荷されました。この試験では、図 4 に示すように、圧縮ハンマーを 5 層の圧縮サンプルに分割します。図 5 に示すように、サンプルの直径は 300 mm、サンプルの高さは 600 mm です。。

圧縮されたサンプル。

標本。

この研究では、図6に示すように、Chengdu Donghua Excellence Technology Co., Ltd.と四川大学西中国地盤機械研究所によって開発されたDJSZ-150動的および静的三軸試験システムを採用しています。このシステムは主にサンプル用に設計されています。砂利、粗粒土、路床充填材などの粒径の大きいサンプルを使用して、砕石、粗粒土、路床充填材の動的および静的応答を調査できます。このシステムは、変位と荷重制御に従って試験片に静的荷重を加え、振動周波数、波形、振幅、振動次数に従って循環荷重を加えます。このシステムは、変位計と本体交換チューブを介して軸方向の変位と体積変形のデータを収集します。さらに、このシステムは間隙圧力、拘束圧力、その他のデータを収集できます。

DJSZ-150 動的および静的三軸試験システム。

規格（JTG D30-2015）によれば、路盤充填材の圧縮度は93％に達する必要があります。したがって、このテストで使用される圧縮レベルは 90%、93%、および 95% で、それぞれ、圧縮不足、標準圧縮、および過剰圧縮をシミュレートします。等圧圧密は、試験体の路盤充填材を圧密するために使用されます。周期負荷は一般的な車速と長さの比に基づき、負荷周波数 f は 1 Hz、負荷波形は半正弦波 44 となります。供試体はグラデーションの良い砂利系路床充填材に属し、実際のプロジェクトでは部分排水材に属する。したがって、排水条件下でテストされます。この記事の基本的なテストパラメーターを表 2 に示します。

交通荷重の作用の長期的な性質を考慮して、交通荷重をシミュレーションする場合、周期的な荷重振動の回数は、荷重の 1 段階である 30,000 回に決定されます。拘束圧力 50 kPa、圧縮度 93%、およびグレーディングパラメーター A = 0.63 を制御するために 1 つのサンプルが選択されました。標本番号はAY01でした。これに基づいて、拘束圧力、圧縮度、勾配パラメータの 3 つの影響因子を変更しました。同時に、他の 2 つのグループの影響因子を比較テストのために固定しました。このうち、表 3 に示すように、AP01 と AP02 は拘束圧力サイズを変更し、AC01 と AC02 は圧縮サイズを変更し、AG01 と AG02 は粒子勾配を変更しました。

本論文で設計した残留変形試験スキームによれば、大量の残留変形試験データがあるため、比較と計算を容易にするために、実験データの特性と組み合わせて、残留変形を3段階に分けてデータを取得します。ポイント。１回目から１０００回目までの振動は、残留変形が急速に進行する変形の急速発達段階（第１段階）である。したがって、第 1 段階では 20 点ごとに 1 点が抽出されます。 1000回目から5000回目までの振動が変形減速（第一段階）で、徐々に変形が遅くなります。そこで、第2段階では100点ごとに1点の抽出を考える。 5,000回から30,000回の振動の範囲（第3段階）では、変形はほぼ平坦になります。そこで、第 3 段階では 500 点ごとに 1 点を抽出することを考えます。石炭脈石路盤充填材の残留変形の発展法則によると、変形が安定していないため、第1段階と第2段階は充填材の長期作業状態を特徴付けるのに適していないことがわかります。残留変形が第３段階まで進行すると、残留変形は安定する。したがって、石炭脈石を路盤充填材として使用する場合、石炭脈石の残留変形を調査するには、複数の振動回数が適しています。

残留変形は回復不可能な変形であるため、残留変形は繰り返し荷重を受けた試験片の回復不能な変形であり、典型的な残留ひずみを図 7 に示します。赤い曲線は完全な変形曲線です。この変形には、回復可能な変形（図７のＡＢ線分など）と回復不可能な変形（図７のＢＣ線分など）が含まれ、回復不可能な変形とは残留変形である。

典型的な大きさと残留ひずみの関係図。

異なる拘束圧力下での軸方向残留ひずみεdと体積残留ひずみεvdを抽出した。次に、軸方向、体積残留ひずみ、および振動 N の関係曲線 εd-N および εvd-N をそれぞれプロットしました。 8と9。

異なる閉じ込め圧力下でのεd-N関係曲線図。

異なる閉じ込め圧力におけるεvd-N関係曲線図。

図１、２によると、図8、図9より、循環負荷振幅、循環負荷頻度、排水条件等を一定とした場合、試験片の累積ひずみは試験片群ごとに振動数の増加とともに増加し、変形増加率が最初に増加する。速くて、そしてゆっくり。変形増加率は最初の 1000 回で最大となり、その後徐々に減少します。振動が3000～8000回程度になると徐々にカーブが平坦になっていきます。 10,000 回の振動の後、最終的な曲線は平坦になりました。試験片の圧縮度および粗大粒子含有量が一定の場合、周囲の圧力が大きい方が試験片の残留変形は小さくなります。

この現象は、振動数が増加するにつれて供試体の路盤充填材が徐々に圧縮され、剛性が徐々に大きくなり、変形の初期段階での伸びが大きくなり、その後徐々に減速するためです。拘束圧力が大きいほど、圧縮効果が大きくなり、剛性の増加が速くなり、残留変形増分と残留変形が小さくなります。実際の工学的には、石炭脈石充填材の拘束圧は浅層では小さく、深層では大きくなるため、浅層に埋設した場合の脈石路床充填材の残留変形は大きくなります。埋設深さが深いほど、累積変形は小さくなります45。

さまざまな圧縮度での軸方向残留ひずみ εd と体積残留ひずみ εvd を抽出します。図3および図4に示すように、軸方向、体積残留ひずみと振動Nの関係曲線εd-Nおよびεvd-Nを描きました。 10と11。

異なる圧縮下のεd-N関係曲線図。

異なる圧縮下の εvd-N 関係曲線図。

それは図からわかります。図１０および図１１から、各試験片の基本的なεd-Nおよびεvd-N関係曲線の基本的な発展則も、初期の成長が大きく、その後徐々に遅くなることがわかります。圧縮率が高いほど、試験片の残留変形は小さくなります。規格（JTG D30-2015）によれば、路盤充填の緻密性は 93% に達する必要があります。充填の緻密性が 93% 未満の場合、軸方向の残留変形が大きくなります。圧縮度は 95% に等しく、脈石路床充填材の変形が大幅に軽減されます。

図から。図８、９、１０および１１から、拘束圧力の増加および圧縮の増加により、試験片の最終的な残留変形が減少することが分かる。これは、拘束圧力の増加と圧縮の増加により試験片の緻密性が向上し、試験片の路盤充填材の緻密性が高くなり、剛性がより速く増加し、それによって試験片の残留変形が効果的に低減されるためです。

異なる段階での軸方向残留ひずみεdと体積残留ひずみεvdを抽出した。次に、軸方向、体積残留ひずみと振動 N の関係曲線 εd-N および εvd-N をプロットしました。 12と13。

異なるグレーディングの下でのεd-N関係曲線図。

それは図からわかります。図１２および図１３より、段階的粗大粒子の含有量が増加すると、試験片の累積変形が小さくなることがわかる。これは Qi らの結論と一致しています46。粗大粒子含有量が一定値に達すると、軸方向残留ひずみへの影響は小さくなります。この現象は、試験片中に微粒子が多くなると試験片内部の水の透過性が低下し、試験片の負荷開始時に内部間隙圧が上昇し、その結果、試験片の圧力が急激に上昇するためと考えられます。一方、より粗大な粒子がある場合、間隙水は適時に排出され、荷重開始時の累積変形が減少し、それによって最終的な軸方向残留変形が減少します。さらに、荷重プロセス中に粗大粒子が 2 回破壊され、新たに生成された小さな粒子が粒子の空隙を埋めるため、全体の剛性が増加し、変形が減少します。

神珠江残留変形モデルはもともと土岩ダムの残留変形を解析するために使用され、中国で広く使用されています。このモデルは、Sheng19 によって、多段階かつ少数のサイクル荷重による石杭の大規模三軸試験で実行されました。残留変形は片対数法則に従って振動周波数の増加とともに提案されることが判明した。このモデルでは、拘束圧力、振動前のせん断応力レベル、振動周波数の影響が考慮されており、その式は次のようになります。

このうち、εvd は体積残留ひずみです。 γd はせん断残留ひずみです。 N はショックの時間です。 cvd と cd は体積とせん断残留変形 - 振動相関曲線の傾きで、式 1、2、3 の経験式によって計算されます。 (4)および(5)。 γe は動的ひずみの振幅です。 Sl はせん断応力比または応力レベルです。 c1、c2、c3、c4、c5 はモデルパラメーターです。

神珠江残留変形モデルは路盤充填材のせん断能力を考慮して体積残留ひずみと振動度の関係を得ることができます。しかし、学者らは追従応力比が増加し、残留ひずみと振動周波数の片対数関係曲線が明らかな非線形性を示すことを発見しました21。したがって、神竹江残留変形モデルモデルの線形関係を非線形関係に修正する必要があります。

これまで、神珠江残留変形モデルとその改良モデルは、多段階で振動回数が少ない動的実験（振動数 200 回以内）がほとんどでした。路盤充填材としての脈石の工学的背景を考慮して、この論文では、脈石充填材サンプルの単一段階荷重の大きな振動回数を実行します。「異なる拘束圧力下での残留変形」、「異なる圧縮度での残留変形」、「異なる段階での残留変形」の実験結果と組み合わせると、異なる条件下で10,000回以内の脈石フィラーサンプルの変形曲線は緩やかな曲線に入ります。 0～10,000 回の振動のせん断残留変形と体積残留変形の変形モデルを主に解析します。

DJSZ-150動的および静的三軸試験システムは軸方向の変位のみを収集できるため、ShenZhujiangの軸方向残留ひずみとせん断残留ひずみは線形関係であるという研究によれば、軸方向残留ひずみをせん断残留ひずみに変換する必要があります。式(6)に換算すると、

ここで、vd はポアソン比です。動的ポアソン比は、動的荷重下での石炭脈石路床充填材などの粒状材料の特性に属し、固定値です。この論文では、粗粒フィラーの動的ポアソン比は 0.33 であり、これは先行研究 21 に従っています。

振動数を対数変換してあります。せん断残留ひずみ－振動パターン図と体積残留ひずみ－振動関係図を別々に描画し、振動回数0～200回の残留ひずみ－振動パターンと、振動回数0～200回の残留ひずみ－振動相関図に再分割します。図2に示すように、201〜10,000振動。このテストではサンプルが少ないことを考慮して、他の研究 47、48 のデータを参照し、図を追加しました。比較のため、14、15、16、17 を示します。このうち、功と陽のテストパラメータ功と陽のテストパラメータを表 4 に示します。

0 ～ 200 振動の γd-lg(1 + N) 図。

201 ～ 10,000 回の振動の γd-lg(1 + N) ダイアグラム。

0 ～ 200 の振動の εvd-lg(1 + N) 図。

201 ～ 10,000 回の振動の εvd-lg(1 + N) 図。

図３〜６のデータ照合によると、図 14、15、16、17 より、0 ～ 200 回の振動で、対数振動 lg (1 + N) の増加に伴って、せん断および体積残留ひずみが明らかな非線形性を示すことが明確にわかります。閉じ込め圧力が小さいほど、圧縮度は低くなり、粗大含有量は低くなり、非線形性がより顕著になります。これは神珠江残留変形モデルと多少の誤差がありますが、Gong Siyi47 などの改良された神珠江残留変形モデルとよく一致しています。 201 回から 10,000 回の振動まで、せん断残留ひずみは対数振動 lg(1 + N) とともに増加しました。これは、神竹江残留変形モデルの予測結果とより一致していました。しかし、体積残留ひずみは対数振動 lg(1 + N) とともに増加し、これは一定の非線形性を持ち、対数関係に一致していました。

上記の分析に従って、データは N* = lg(1 + N) となるようにフィッティングされます。フィッティングされたモデルは表 5 に示されています。フィッティングパラメーターは表 6 に示されています。

表6の残留変形モデルのフィッティングパラメータとフィッティング度合いによれば、表5の改良モデルを使用して、サイクル負荷の大きな振動時間下での石炭脈石フィラーの残留変形特性を記述することができることがわかります。神珠江残留変形モデルのフィッティング精度を効果的に向上させます。同時に、他のパフォーマンスデータと比較して、このモデルはより優れた汎用性を備えています。

モデルのパラメータとテストの物理量との関係をさらに分析するために、モデルのパラメータが分析されます。締固め度とグレーディングパラメータを決定するという前提の下で、拘束圧力が増加すると、\({c}_{d1}^{^{\prime}}\)、\({c}_{d2}^{^{\ prime}}\)、\({c}_{vd1}^{^{\prime}}\)、\({c}_{vd2}^{^{\prime}}\) はすべて減少します。拘束圧力とグレーディングパラメータが決定されると、\({c}_{d1}^{^{\prime}}\)、\({c}_{d2}^{^{\prime}}\)、 \({c}_{vd1}^{^{\prime}}\) と \({c}_{vd2}^{^{\prime}}\) は、コンパクトさが増すにつれてすべて減少します。拘束圧力と圧縮度を決定することを前提として、階調パラメータが増加し、粗大な含有量が増加すると、 \({c}_{d1}^{^{\prime}}\) と \({c}_{ d2}^{^{\prime}}\) は最初に減少し、その後増加し、\({c}_{vd1}^{^{\prime}}\)、\({c}_{vd2}^{ ^{\prime}}\) 両方とも減少します。拘束圧力、コンパクト性、およびグラデーションのパラメーターがモデルのパラメーターに影響を与える可能性があることがわかります。両方の式が成り立つことを考慮すると、神珠江残留変形モデルの(4)と(5)は、静的三軸試験を通じてせん断応力比Slを決定する必要があります。この試験は、動的条件下での石炭脈石路床充填の残留変形に焦点を当てています。同時に、路盤充填材として動的環境を考慮することも重要な研究内容です。したがって、モデルパラメータの具体的なフィッティングは追跡研究で実行されます。

グレー相関分析手法は、マクロ分析とさまざまな要因間の基本的な状況に焦点を当てています。グレー相関分析手法は、複雑で豊富な情報を必要としません49。この方法の本質は、影響を受けるオブジェクトに対する各影響要因の影響の程度を分析することです。次に、主要因と副要因を特定します50。そこで、石炭脈石動的大規模三軸試験のグレー相関解析を実施してデータを分析した。各要因の相関度、つまり脈石充填材の変形に対する影響度を知ることができ、実際の工学の指針となる意見を提示することができます。

数式的には、グレー相関分析手法は、主要な行動に対するグレー相関度特徴付け因子の影響度を採用します。その計算方法は次のように要約されます51。

Y0 として示されるシステム機能番号列 (主な動作) があります。ここでは、次のとおりです。

Yi、i = 1,2,3,…,m で示される一連の系統的因子もあります (m は一連の比較における因子の数です)。

次に、式 (9) に従って対数を正規化します。つまり、元のデータに対して無次元で統一されたデータ変換を実行します。

ここで、\(\overline{Y}_{i}\) および \(\Delta Y_{i\max }\) は、次の式 (1) および 2) に従って計算される、各系列の平均値と相互差の最大値です。 (10) と (11) はそれぞれ次のとおりです。

系列 \(\widehat{Y}_{0} \left( l \right)\) と系列 \(\widehat{Y}_{i} \left( l \right)\) の間の相関係数は l( 1 ≦ l ≦ n)52:

ここで、ξi(l) は l 個のサンプルにおける Yi から Y0 への相関係数です。

Δmax は、次のように、全シーケンスとすべての瞬間における基準シーケンスの対応する時間との差の最大絶対値です。

Δmin は、次のように、すべての瞬間におけるすべてのシーケンスの時間と基準シリーズとの差の最小絶対値です。

Δi(k) は、k 時間とその時間に対応する参照系列との差の絶対値であり、次のように計算されます49。

ρ は解像度係数で、通常は経験的に ρ 値に基づき、ρ = 0.553 となります。

相関係数 ξi(l) はサンプルデータ間の関連度を表すだけですが、分散の特性があり比較が容易ではないため、相関の平均値である相関度の概念を導入します。相関係数のほとんどを 1 つの値にプールして集中処理できます。相関度は次のように計算されます。

関連度 ri は、因子 Yi が主要な動作 Y0 に影響を与える度合いを表します。l,j ∈ (1, 2, 3, …n) について、Yl > Yk の場合、システム因子シーケンス Yl が優れていると見なされます。または主な行動シーケンスとの相関がより高い。

大きな振動回数における試験片の残留変形に及ぼす影響因子間の相関の程度を考慮するために，本論文では，30,000 回後の残留変形値として最終軸方向残留ひずみ εd と最終体積残留ひずみ εvd の値を設定した。動荷重荷重の回数を求め、それぞれを基準系列 Y0 と Z0 として設定し、拘束圧力 σ3、締固め度 η、段階的パラメータ A、振動 N を因子系列として設定します。拘束圧力系列 X1、締固め度系列 X2 を含みます。、およびカスケードパラメーターシリーズ X3。因子配列の数値に応じて、対応する参照配列が選択され、「グレー相関分析」の式(7)～(16)の計算により、表7に示すような結果が得られます。

グレイ相関の基本概念によれば、本論文の残留ひずみを表す参照シーケンスは、係数シーケンス間の相関度と正の相関があることがわかります。つまり、相関度が大きいほど、影響力の程度、その逆も同様です。

表 7 から、3 つの影響因子はいずれも脈石充填材の最終残留ひずみとある程度の相関関係を持っていることがわかります。軸残留ひずみであっても体積残留ひずみであっても、影響度は次の条件によってランク付けされています。圧力X1、圧縮X2、グラデーションX3。考えると、拘束圧力と圧縮度は脈石試験片の緻密さを示し、粒子の濃淡は試料の粒子組成を示します。実際のプロジェクトに反映されると、脈石の材質は一般的であり、品質の変動が大きく、自然なグレーディングでは良好なグレーディングを達成することが困難です。グレー相関分析の結果によると、大きな振動下での残留ひずみを低減するには、圧縮度を適切に高めてフィラーをより緻密にする必要がある。

本論文では,大規模三軸実験を用いて脈石路床充填材の残留変形発展則を調査し,異なる拘束圧力,圧縮度,段階パラメータおよび振動と脈石路床充填材の残留変形値との相関度を明らかにした。をグレー相関分析法に基づいて分析した結果、以下の結論が得られた。

試験結果によると,石炭脈石地盤充填の変形成長速度εdとεvdは,荷重振動時間が増加するにつれて徐々に遅くなった。さまざまな影響因子の下での石炭脈石路床充填材の残留変形は次のようになります。拘束圧力が大きくなるほど、サンプルの残留変形は小さくなります。圧縮度が高くなるほど、サンプルの残留変形は小さくなります。粗大粒子の含有量が増加すると、サンプルの累積変形が小さくなります。

脈石充填材の実際の残留変形は、振動の進行に伴って片対数座標で非線形に変化します。 N* = lg(1 + N) と定義します。 0 ～ 200 の振動では、N* の代わりに (N*)2 を使用してせん断、体積残留ひずみ、振動変位の関係を当てはめ、N* の代わりに ln(N*) を使用して体積残留ひずみと振動変位の関係を当てはめます。 201 ～ 10,000 回の振動におけるひずみと振動周波数。これは、大きな周期荷重下での粗粒充填材、砂利、およびその他の地盤充填材の残留変形モデルの解析のアイデアを提供します。

影響因子と石炭脈石フィラーの最終残留変形値の間の灰色相関度によると、サンプルの緻密性がサンプルの粒子組成よりもフィラーの残留変形に影響を与える可能性があることがわかります。

現在の研究中に生成および/または分析されたデータセットは、プライバシーまたは倫理上の制限により一般には公開されていませんが、合理的な要求に応じて責任著者から入手できます。

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この研究は、中国国家自然科学財団 (52208341)、中国国家自然科学財団 (52274194)、湖南省自然科学財団 (2023JJ40293)、湖南省教育局の科学研究プロジェクト (21C0360) によって支援されました。）。

資源・環境安全工学部、湖南科学技術大学、翔潭、中華人民共和国、411201

シャオユー・タン＆ウェンワン

湖南省安定性制御および健全性モニタリングのための地盤工学重点実験室、湖南科学技術大学、翔潭、中華人民共和国、411201

張宗棠

湖南ソフトウェア職業技術大学、Xiangtan、411201、中華人民共和国

高文華

湖南科学技術大学土木工学院、翔潭、411201、中華人民共和国

ワン・ヤンハオ

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XT は原稿の本文を書きました。 ZZ はテストスキームを提供します。そしてYWはテストデータを分析した。および WW、WG 改訂原稿。著者全員が原稿をレビューしました。

張宗棠さんへの対応。

著者らは競合する利害関係を宣言していません。

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転載と許可

Tang, X.、Wan, W.、Zhang, Z. 他複数の振動周期荷重下での石炭脈石路床充填材の残留変形。 Sci Rep 13、8203 (2023)。 https://doi.org/10.1038/s41598-023-35199-0

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受信日: 2023 年 1 月 21 日

受理日: 2023 年 5 月 14 日

公開日: 2023 年 5 月 21 日

DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-023-35199-0

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