掺土煤矸石的力学性能试验研究
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６ ｋ ｇ ， 分 ３层 用料 ， ９ ８击／ 次） ．
括： 污染效 应 、 燃烧效应 、 占地效应 ］ 、 煤矸石
爆炸 效应 等． 最 主要 的性 能是 用 作 公 路填 料 ， 国
内外 对此 进行过 大 量 的科 学 研 究 ， 如 颗粒 组 成 Ｊ 、
１ ）首 先取 ５组不 同配合 比下 的煤 矸石 混 合料 进行重 型击 实试 验 ， 即Ｐ （ 细集 料 用粘 土 代替 ） ， 含
细 颗粒煤 矸 石天 然 样 ） １ ０ ］ ． 通过一系列实验 ， 得 到
一
０ ＼
√
பைடு நூலகம்
∞
翎
不 同掺 土量 下煤矸 石 的击 实特 性 、 抗 剪性 能 以及 压
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ 一 ｌ １
作者简介 ： 鲍远琴（ １ ９ ８ ７ － ）， 女， 安徽六安人 ， 硕 士生 ．
合肥 ２ ３ ０ ０ ０ ９ ； ３ ． 中航工业合肥江航飞机装备有限公司 ， 安徽
摘要 ： 对不 同比例 的掺 土煤矸 石试样 在 室 内进行 了一 系列 的力 学性 能研 究 ， 为煤 矸石 在 高速公 路
工程 中的应 用提供 科 学依 据 ． 研 究结果表 明 ， 在 煤矸 石 中掺 加适 当比例 的 粘土 ， 可 以提 高煤 矸石 的 抗剪 强度 ， 改善煤 矸石 的稳 定性与 压 实性 ． 表 明掺 土煤矸 石满足路 堤 填筑材 料对 力 学性能 的要 求 ，
图１ 掺 土 煤 矸 石 干 密 度 和 含 水 率 变 化 关 系
第 ４期
鲍远琴 等 ： 掺土煤矸石 的力学性能试验研究
・３ ５・
由 图 １可 知 ， 含 水 量较 低 时 ， 煤矸 石 的干 密 度 与含水 量成 正 比， 表 明击 实效 果逐 步提 高并 最终 达 到一 峰值 ． 当含 水量 超过 这一 峰值 所对 应 的含水 量 时， 干 密度 与含 水量 成反 比 ， 击实 效果 在下 降． 由此 可知含 水 量对击 实 效果 有直 接影 响 ， 这 一 峰值所 对 应 的含 水 量为 最佳 含 水 量 （ 。 ） ， 对应 的干 密 度 为 最 大干 密 度 （ Ｐ ） ． 这是 因为 当含 水 率低 时 ， 煤 矸 石 颗粒 表 面 的水 膜很 薄 ， 击 实 需要 克服 颗粒 之 间 的 毛细水 压力 或结 合 水 的剪 切 阻 力 ， 这 种 阻 力很 大 ， 因此要 消耗 很大 的能 量 ． 而 当含 水 率 增 加 时 ， 水 膜 随之加 厚 ， 由此 决定 的粒 间 阻力 也 随 之 减 小 ， 颗 粒 当然容 易移 动 ． 但 是 水膜 增厚 所 引起 的润滑 作用 只 在 最佳 含水 率 以下 ， 超 过之 后 ， 润 滑作 用 趋 势 大 为 减缓．
将 掺 土煤矸 石应 用 于高速公路 工程 是 可行 的 ．
关键词 ： 煤矸 石 ； 掺土 ； 高速公路 ； 力学性 能
中 图分 类 号 ： Ｕ ４ １ ４ 文 献标 志码 ： Ａ
０ 引 言
煤 矸石 是指在 煤 矿建设 、 煤炭 开采及 加工 过程 中排放 出的一种含 碳量 较低 、 比煤 坚硬 的黑灰 色废 弃岩石 ， 是 我 国排 放 量 最 大 的工 业废 渣 之 一 １ Ｊ ． 我 国煤矸 石 的综合 利用 率不高 ， ２ ０ ０ ０年 只有 ４ ３ ％ｌ ２ Ｊ ， ２ ０ １ ０年 已达 到 ７ ０ ％ 以上 ， 但 与 国外 １ ０ ０ ％ 相 比仍 有差距 ． 未 利用 的煤 矸 石 侵 占了 大量 土 地 和农 田 ，
每组煤 矸石 混合 料 的最 大干 密 度 （ Ｐ ） 和最 佳含
水率 （ ∞。 ） ． 击实试 验结 果见 图 １和表 １ 所示．
究， 为煤矸 石作 为高 速公路 的填 料等 相关应 用提 供 科学 的依 据 ． 为 了研究 这一课 题 ， 本 文对 淮南 地 区的煤矸 石 进行 大量 的试 验研究 ， 测定 了不 同掺 土量 的煤矸 石 的力 学性 能 （ 对 比试 验所 取 的煤 矸 石 试 样 均 为 Ｐ
第２ ０卷 第 ４期 ２ ０ １ ３年 ８月 文章编号 ： １ ０ ０ ９— ２ ２ ６ ９ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４— ０ ０ ３ ４— ０ ４
兰 州 工 业 学 院 学 报
Ｊ ｏ ｕ ｍＭ ｏ ｆ Ｌ ａ ｎ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
Ｖｏ １ ． ２０ Ｎｏ ． ４ Ａｕｇ ． ２ ０１ ３
掺 土 煤 矸 石 的 力 学性 能试 验 研 究
鲍 远 琴 ， 王 锐 ， 王 雨伟
（ １ ． 合肥工业大学 土木与水利工程学院 ， 安徽 安徽 合肥 ２ ３ ０ ０ ０ ９ ； ２ ． 合肥工业大学 土木工程结构与材料省级实验室 ， 合肥 ２ ３ ０ ０ ５ １ ）
量分 别 为 ２ ０ ％、 ３ ５ ％、 ５ ０ ％、 ６ ５ ％、 ８ ０ ％， 分 别 测 定
膨胀性 和 崩解 性 、 压缩性＿ ８ ］ 、 渗 透 性 等 ．为 改 善煤 矸石 的工 程形状 ， 对不 同 比例 的掺土煤 矸石 的
力学 性能 进行 了相 关 的室 内研 究 进 行力 学 性 能 研
产生 了一 系 列 环 境 问题 Ｊ ． 煤 矸 石 的环 境 效 应 包
缩性等， 从而得到煤矸石的最优掺土量配合比
１ 掺 土煤 矸 石 的击 实 性 能
为研究煤矸石混合料的最大干密度 Ｐ 和最
佳 含水 率 ∞ 及 其 之 问 的 变 化 关 系 ， 本 实 验 依 据 《 公路 土工试 验规 程 》 （ Ｊ Ｔ Ｇ Ｅ ４ ０ —２ ０ ０ ７ ） ， 对 煤矸 石 最优含 水率 和最 大干 密度进 行测定 ． 采 用重 型击 实 试验 （ 干土 法 ； 采用 试件 体 积 为 ２ １ ７ ７ ｃ ｍ ， 锤重 ４ ．
括： 污染效 应 、 燃烧效应 、 占地效应 ］ 、 煤矸石
爆炸 效应 等． 最 主要 的性 能是 用 作 公 路填 料 ， 国
内外 对此 进行过 大 量 的科 学 研 究 ， 如 颗粒 组 成 Ｊ 、
１ ）首 先取 ５组不 同配合 比下 的煤 矸石 混 合料 进行重 型击 实试 验 ， 即Ｐ （ 细集 料 用粘 土 代替 ） ， 含
细 颗粒煤 矸 石天 然 样 ） １ ０ ］ ． 通过一系列实验 ， 得 到
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不 同掺 土量 下煤矸 石 的击 实特 性 、 抗 剪性 能 以及 压
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ 一 ｌ １
作者简介 ： 鲍远琴（ １ ９ ８ ７ － ）， 女， 安徽六安人 ， 硕 士生 ．
合肥 ２ ３ ０ ０ ０ ９ ； ３ ． 中航工业合肥江航飞机装备有限公司 ， 安徽
摘要 ： 对不 同比例 的掺 土煤矸 石试样 在 室 内进行 了一 系列 的力 学性 能研 究 ， 为煤 矸石 在 高速公 路
工程 中的应 用提供 科 学依 据 ． 研 究结果表 明 ， 在 煤矸 石 中掺 加适 当比例 的 粘土 ， 可 以提 高煤 矸石 的 抗剪 强度 ， 改善煤 矸石 的稳 定性与 压 实性 ． 表 明掺 土煤矸 石满足路 堤 填筑材 料对 力 学性能 的要 求 ，
图１ 掺 土 煤 矸 石 干 密 度 和 含 水 率 变 化 关 系
第 ４期
鲍远琴 等 ： 掺土煤矸石 的力学性能试验研究
・３ ５・
由 图 １可 知 ， 含 水 量较 低 时 ， 煤矸 石 的干 密 度 与含水 量成 正 比， 表 明击 实效 果逐 步提 高并 最终 达 到一 峰值 ． 当含 水量 超过 这一 峰值 所对 应 的含水 量 时， 干 密度 与含 水量 成反 比 ， 击实 效果 在下 降． 由此 可知含 水 量对击 实 效果 有直 接影 响 ， 这 一 峰值所 对 应 的含 水 量为 最佳 含 水 量 （ 。 ） ， 对应 的干 密 度 为 最 大干 密 度 （ Ｐ ） ． 这是 因为 当含 水 率低 时 ， 煤 矸 石 颗粒 表 面 的水 膜很 薄 ， 击 实 需要 克服 颗粒 之 间 的 毛细水 压力 或结 合 水 的剪 切 阻 力 ， 这 种 阻 力很 大 ， 因此要 消耗 很大 的能 量 ． 而 当含 水 率 增 加 时 ， 水 膜 随之加 厚 ， 由此 决定 的粒 间 阻力 也 随 之 减 小 ， 颗 粒 当然容 易移 动 ． 但 是 水膜 增厚 所 引起 的润滑 作用 只 在 最佳 含水 率 以下 ， 超 过之 后 ， 润 滑作 用 趋 势 大 为 减缓．
将 掺 土煤矸 石应 用 于高速公路 工程 是 可行 的 ．
关键词 ： 煤矸 石 ； 掺土 ； 高速公路 ； 力学性 能
中 图分 类 号 ： Ｕ ４ １ ４ 文 献标 志码 ： Ａ
０ 引 言
煤 矸石 是指在 煤 矿建设 、 煤炭 开采及 加工 过程 中排放 出的一种含 碳量 较低 、 比煤 坚硬 的黑灰 色废 弃岩石 ， 是 我 国排 放 量 最 大 的工 业废 渣 之 一 １ Ｊ ． 我 国煤矸 石 的综合 利用 率不高 ， ２ ０ ０ ０年 只有 ４ ３ ％ｌ ２ Ｊ ， ２ ０ １ ０年 已达 到 ７ ０ ％ 以上 ， 但 与 国外 １ ０ ０ ％ 相 比仍 有差距 ． 未 利用 的煤 矸 石 侵 占了 大量 土 地 和农 田 ，
每组煤 矸石 混合 料 的最 大干 密 度 （ Ｐ ） 和最 佳含
水率 （ ∞。 ） ． 击实试 验结 果见 图 １和表 １ 所示．
究， 为煤矸 石作 为高 速公路 的填 料等 相关应 用提 供 科学 的依 据 ． 为 了研究 这一课 题 ， 本 文对 淮南 地 区的煤矸 石 进行 大量 的试 验研究 ， 测定 了不 同掺 土量 的煤矸 石 的力 学性 能 （ 对 比试 验所 取 的煤 矸 石 试 样 均 为 Ｐ
第２ ０卷 第 ４期 ２ ０ １ ３年 ８月 文章编号 ： １ ０ ０ ９— ２ ２ ６ ９ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４— ０ ０ ３ ４— ０ ４
兰 州 工 业 学 院 学 报
Ｊ ｏ ｕ ｍＭ ｏ ｆ Ｌ ａ ｎ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
Ｖｏ １ ． ２０ Ｎｏ ． ４ Ａｕｇ ． ２ ０１ ３
掺 土 煤 矸 石 的 力 学性 能试 验 研 究
鲍 远 琴 ， 王 锐 ， 王 雨伟
（ １ ． 合肥工业大学 土木与水利工程学院 ， 安徽 安徽 合肥 ２ ３ ０ ０ ０ ９ ； ２ ． 合肥工业大学 土木工程结构与材料省级实验室 ， 合肥 ２ ３ ０ ０ ５ １ ）
量分 别 为 ２ ０ ％、 ３ ５ ％、 ５ ０ ％、 ６ ５ ％、 ８ ０ ％， 分 别 测 定
膨胀性 和 崩解 性 、 压缩性＿ ８ ］ 、 渗 透 性 等 ．为 改 善煤 矸石 的工 程形状 ， 对不 同 比例 的掺土煤 矸石 的
力学 性能 进行 了相 关 的室 内研 究 进 行力 学 性 能 研
产生 了一 系 列 环 境 问题 Ｊ ． 煤 矸 石 的环 境 效 应 包
缩性等， 从而得到煤矸石的最优掺土量配合比
１ 掺 土煤 矸 石 的击 实 性 能
为研究煤矸石混合料的最大干密度 Ｐ 和最
佳 含水 率 ∞ 及 其 之 问 的 变 化 关 系 ， 本 实 验 依 据 《 公路 土工试 验规 程 》 （ Ｊ Ｔ Ｇ Ｅ ４ ０ —２ ０ ０ ７ ） ， 对 煤矸 石 最优含 水率 和最 大干 密度进 行测定 ． 采 用重 型击 实 试验 （ 干土 法 ； 采用 试件 体 积 为 ２ １ ７ ７ ｃ ｍ ， 锤重 ４ ．
