颗粒级配和振动强度对沙质矿山废料孔隙水压力响应的影响*

《Scientific Reports》：Effects of particle gradation and vibration intensity on the pore water pressure response of sandy mine waste*

　　

摘要

降雨渗透和频繁的矿用卡车交通会促进孔隙压力的积聚，从而降低废物堆的稳定性。通过对四种河沙/石英砂混合物进行振动台试验，研究了粒级分布和振动强度对水下沉积而成的砂质矿废料样本孔隙水压力响应的影响。结合SEEP/W-QUAKE/W-SLOPE/W分析方法评估了工程规模的响应情况，同时利用Morgenstern-Price方法计算了安全系数。在第一次振动过程中，孔隙压力通常随着加速度的增加而上升；在第二次和第三次振动过程中，由于先前的加载改变了材料的密度和可压缩孔隙空间，孔隙压力的峰值响应表现出非单调变化。部分高加速度实验结果达到了或接近用于交叉条件比较的通用孔隙压力参考水平。粒级分布相对均匀的LS1（100%石英砂）对孔隙压力积聚更为敏感；而粒级分布较宽的LS3（25%石英砂和75%河沙）在后期则趋于稳定。在LS3对应的数值模拟中，在规定的地下水位和渗透条件下，交通荷载导致 excessive 孔隙压力主要集中在路堤顶部平台、边坡肩部和浅层坡面。将峰值荷载从20 kPa增加到100 kPa后，高孔隙压力区域扩大，最小安全系数从1.30降至1.25（降低了3.54%）。这些结果表明，在进行雨季稳定性评估时，需要同时考虑砂质废料的粒级分布和交通荷载强度。