采矿与安全工程学报 ›› 2026, Vol. 43 ›› Issue (5): 1311-1324.doi: 10.13545/j.cnki.jmse.2026.0038
王炳文1,乔景超1,刘臣毅1,黄宇航1,刘振振1,孙文康1,范亚宁1,李乾龙1,李雅睿1,张国军1,2
摘要： 利用矿山采选产生的土石混合体回填露天采坑时，级配不合理会导致其力学性能不稳定，进而引发工程风险。以土石混合体为研究对象，采用室内试验与离散元数值模拟相结合的方法，系统研究含石量为60%和80%条件下全级配与间断级配试样力学性能；分析应力-位移曲线与抗剪强度参数的演化规律，引入颗粒异性系数（IS）量化法向应力对级配效应的强化作用；基于试验结果建立离散元模型，从细观尺度揭示其力学响应机制。结果表明：含石量为60%时，间断级配试样在高法向应力下表现出应变软化特征；含石量为80%时，各类试样均呈现应变硬化行为；含石量对抗剪强度的提升效果随法向应力增大而增强；级配连续性与含石量共同影响抗剪强度参数的稳定性，间断级配增大了黏聚力c与内摩擦角φ的波动幅度，而高含石量可降低其波动幅度，且c与φ之间存在负相关关系；数值模拟进一步表明，剪切过程中力链重分布、位移场非均匀演化及裂纹萌生是宏观力学性能劣化的细观机理。研究成果为实际工程中科学优化回填材料级配、评估边坡稳定性提供了理论支撑与决策参考。
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