多级加卸载循环下早期尾砂胶结充填体单轴抗压强度预测方法

来源：黄金科学技术杂志2026年第1期北京时间：

作者：王丽红, 姚银佩, 刘志义

单位： 长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南 长沙 410012, 中南大学，湖南 长沙 410083, 华北理工大学矿业工程学院，河北 唐山 063200

摘要：为探明多级循环载荷下早期尾砂胶结充填体的力学特性，以养护龄期、加载时间和加载梯度作为试验变量，利用WHY-600压力机对充填体开展多级循环加载—卸载单轴压缩试验，分析其单轴抗压强度和破裂形态，结合超声波波速测试研究其波速演化特征。结果表明：随着加载时间的增加，充填体的单轴抗压强度增大，加载时间由150 s增加至300 s所引起的强度变化幅度高于加载时间由300 s增加至450 s；随着加载梯度的增加，单轴抗压强度先增大后减小，表明适度静载荷损伤有利于提升充填体的抗压性能；在早龄期下，受多级循环加载—卸载作用后充填体的破坏模式由X剪切破坏转化为以X共轭剪切破坏主导的混合剪切破坏再到以Y-剪切主导的混合剪切破坏；加载时间与加载梯度对充填体的波速变化具有较强的协同效应，当加载时间超过300 s，加载梯度大于σ 0.5时，波速随加载次数的增加先减小随后得到一定恢复；基于长短期记忆神经网络及遗传算法，构建了多级循环加载—卸载后早期尾砂胶结充填体单轴抗压强度预测模型，经验证后模型的相关系数分别为0.9814和0.9466，计算误差范围为3.21%~12.47%，表明模型具有较高的适用性与可靠性。

关键词：充填开采,尾砂胶结充填体,多级循环加载—卸载,单轴抗压强度,神经网络预测方法

基金资助：2023年度湖南省自然科学基金项目区域联合基金项目“有色冶金固废胶凝活性激发与稳态结构流充填方法研究”(2023JJ50356),2024年度河北省自然科学基金项目“动力扰动下不同含水率充填体损伤机理及调控方法”(E2024209141)