改性煤矸石在矿区重载道路中的应用研究

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1、硕士学位论文改性煤矸石在矿区重载道路中的应用研究ApplicationofModifiedCoalintheMineOverloadedRoads作者：王海洋导师：王东权教授中国矿业大学二○一五年五月中图分类号TU99学校代码10290UDC625密级公开中国矿业大学硕士学位论文改性煤矸石在矿区重载道路中的应用研究ApplicationofModifiedCoalintheMineOverloadedRoads作者王海洋导师王东权申请学位工学硕士培养单位力学与建筑工程学院学科专业市政工程研究方向市政道路规划答辩委员会主席东兆星评阅人东兆星、刘希亮二○一五年五月论文审阅认定书研究生王海洋在

2、规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文，经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字：年月日致谢冬去春来，雪融花开，研究生的生活不知不觉间走到了末尾。中国矿业大学承载了我七年的青葱岁月，我不知这七年的成长是否可以让我的母校感到欣慰，但我知道我的内心会一直充满对你的尊敬、感激和祝福。一路走来，几多风雨，有过迷茫，却从未放弃，是因为有一群人的一路相伴，一路鼓励和支持。谢谢你们！衷心感谢我的导师王东权教授。王老师渊博的学识，严谨的学风，务实的工

3、作态度和朴实的人格魅力，深深的震撼着我，影响着我。三年来王老师在科研学习中严格要求，在平日生活里悉心关怀。在毕业论文的选题、写作阶段，王老师倾注了巨大的心血，指导我在写作过程中不断调整自己的方向，直至完成，论文的顺利完成离不开王老师的帮助和支持。师恩深似海，不敢轻言报。在此谨向王老师表达我诚挚的感谢和崇高的敬意。衷心感谢于广云教授、朱玉晓、盛平老师在这三年研究生生活里面对我学习上的悉心指导和生活上的帮助。感谢爆破实验室张彦丰老师在我实验过程中给予的支持和帮助，也正是因为您的支持和帮助，我的试验才得以顺利完成！谢谢您们，让我在求学的道路上更加顺畅平坦。衷心感谢爆破102的兄弟姐妹们，罗杰、

4、黄月华、陈倩倩、周长艮、王义川、陈宝元、崔景彦、齐静、臧贺、徐德志、王亚东、陈庆贺、崔灿、孙亮、陈鹏、汪廷安等，感谢你们在我攻读硕士研究生期间给予我的鼓励和支持，谢谢你们带给我这么多欢乐的日子。特别感谢王亚东、陈庆贺、崔灿、孙亮、陈鹏、汪廷安在我论文试验研究过程中大力帮助，为我论文的顺利完成打下来坚定的基础。在此诚挚的祝愿师兄师姐们工作顺利，师弟师妹们学业有成！衷心感谢我的朋友陈振、徐兴兴、孙浩在我低谷时的鼓励，谢谢你们的帮助和支持！衷心感谢我的父母，在我求学路上一直以来的支持和鼓励，你们是我最大的精神支柱，是我最坚实的后盾，养育之恩，无以为报，只能在今后奋发图强，力争有所建树，不辜负你

5、们的厚望！最后，谢谢在百忙之中参加论文评阅、答辩的专家和教授，以及对本论文提出宝贵意见的所有老师和同学们！王海洋2015年5月摘要本文以矿区运煤道路现状为背景，结合矿区煤矸石资源丰富的条件，提出采用石灰、粉煤灰、水泥等结合料对煤矸石进行改性，使其代替道路常规使用的基层、底基层，并使其能够满足矿区道路超重载的行车条件。本文通过将理论计算、改性煤矸石实验室试验以及数值模拟相结合的方法，得到了改性煤矸石处理路基时路基当量回弹模量的变化规律、弯沉值在不同改性煤矸石底基层厚度及模量条件下的变化规律，并对煤矸石进行了改性试验，得到不同风化程度下其物理力学参数的变化规律，基于试验结果建立有限元模型，在

6、弯沉及应力等效条件下对矿区重载道路进行组合设计，获得了以下主要成果：（1）路基当量回弹模量随改性煤矸石处理层厚度及模量的增大而增大，但随着其模量的增加，路基当量回弹模量增加的趋势逐渐变缓。得到路基当量回弹模量增加到120MPa、150MPa、180MPa及200MPa时，所需改性煤矸石处理层厚度及模量的组合。在路基当量回弹模量及底基层一定时，弯沉值随轮压的增加而增加，在路基当量回弹模量及轮压一定时，弯沉值随改性煤矸石底基层厚度的增大而减小，同时随改性煤矸石底基层模量的增大而减小。得到基于弯沉等效条件下，路基当量回弹模量取120MPa、150MPa、180MPa及200MPa时，不同轮压条

7、件下所需改性煤矸石底基层的厚度与模量的组合设计依据；（2）通过实验室试验，得到改性煤矸石7d无侧限抗压强度，均满足重载道路结构层底基层填筑材料的要求。由试验结果可知，水泥稳定煤矸石强度早期发展较快，增长趋势随时间逐渐变缓，而石灰粉煤灰稳定煤矸石强度早期强度发展较慢，后期强度增长较快；得出采用不同风化程度下的改性煤矸石处理路基时，路基当量回弹模量与处理层厚度及模量的关系，同时利用劈裂试验得到其粘聚力和内摩擦角，为有限元分析提供必要的物