·154 ·
煤矸石型Cfg
桩承载性能与破坏形态
试验研究
方光秀， 詹 鹏
（延边大学工学院，133002，吉林延吉）
摘 要
：以吉林省延边地区某煤矿的自燃煤矸石为研究对象，通过模型桩的应力 - 应变曲线和模型桩
的荷载 - 沉降曲线，研究分析桩体的应力分布情况及破坏形态。研究结果表明：随煤矸石取代率增加，桩
极限承载力逐渐降低。在相同竖向荷载下，桩沉降值增加幅度逐渐增加；破坏均发生在桩上部 1/3
处至桩顶
部位置，煤矸石 CFG
桩与普通 CFG
桩破坏形态相近。煤矸石取代率为 60%
的CFG
桩极限承载力可达普通
CFG 桩极限承载力的 91.96%
；煤矸石 CFG
桩比普通 CFG
桩截面的应变测点增长速度略快。
关键词：煤矸石；CFG
桩；煤矸石取代率；极限承载力
中图分类号： TU 414
文献标志码： A
文章编号： 1000–4726(2019)02–0154–03
ExpErimEntal Study of Coal ganguE typE Cfg pilE BEaring pErformanCE
and failurE pattErn
FANG Guang-xiu, ZHAN Peng
(College of Engineering, Yanbian University, 133002, Yanji, Jilin, China )
abstract: This paper takes the nature coal gangue, which from a coal gangue of Yanbian area in jilin
province, as the research object, studying and analyzing the stress distribution and failure pattern of piles by
stress-strain curves and load-settlement curves of model piles. The main conclusions as follows:following the
increase of replacing ratio of gangue, ultimate bearing capacity of model piles is reduce. under the same
vertical load, the subsidence range of model piles increases gradually. The damage occurred in the upper 1/3
of the piles, failure pattern of coal gangue CFG piles is similar to the common CFG piles. The ultimate
bearing capacity of the CFG piles, which the coal gangue replacement rate is 60%, reached 91.96% the
ultimate bearing capacity of the ordinary CFG piles. In term of strain measuring point growth speed, Coal
gangue CFG model piles section is faster than ordinary CFG piles.
keywords: gangue; CFG pile; replacing ratio of gangue; ultimate bearing capacity
收稿日期：2018–11–26
基金项目：延大土木工程建造教学资源库建设项目（802014010）
作者简介：方光秀（ 1967—），男，吉林延吉人，教授，工学博士，
e-mail ：gxfang@ybu.edu.cn.
煤矸石是煤矿排放的固体废渣，我国年排放量逐
年增加
[1]但利用率不足 20%。露天堆放的煤矸石经
日晒、雨淋、风化、分解，产生大量具有酸性或携带
有重金属离子的水，下渗会损害地下水质，外流则会
导致地表水污染。煤矸石含有硫铁矿物和含碳物，长
期堆积极易发生自燃，生成有毒有害气体，严重污染
环境
[2–4] 。
2009 年，李明东
[5]等提出桩身材料的试件抗压
强度随胶凝效率 K
呈线性变化； 2011年，李晓丹
[6]
等对河北邯郸峰峰矿务局的自然煤矸石进行试验研
究，提出了水泥、粉煤灰和煤矸石材料的最佳配合比，
但目前煤矸石型 CFG桩承载性能与破坏形态的研究
甚少。本文以延边地区的自然煤矸石为研究对象，通 过
9根煤矸石型 CFG模型桩的静荷载试验，得出桩
的应力 –应变曲线和荷载 –沉降曲线，并分析桩体
的应力分布情况和桩体的破坏形态，为工程应用提供
借鉴。
1 试验材料
试验采用吉林省延边地区的自然煤矸石，其化学
密度为 2.48 g/cm
3，化学成分质量分数为 SiO 260.81%,
Al
2O319.85%, Fe 2O36.78%, CaO2.97%, MgO2.04%,
SiO
30.63%, TiO 20.75%，烧失量为 4.43%。
原矸石为大小不同的块体（图 1），将块体加工
成小块，再放入颚式破碎机进行破碎（图 2）。
采用延边产 42.5级普通硅酸盐水泥，二级粉煤
灰。碎石粒径 5~20 mm，延吉市天然河砂，密度为
1 890 kg/m
3，含水率为 6.8%；自来水。
制作 4种水泥掺入比为 10%, 12%, 14%, 16% 和
4 种煤矸石取代率为 0%, 30%, 60%, 100% 的16组
建 筑 技 术
Architecture Technology 第50
卷第 2
期 2019
年2
月
Vol.50 No.2 Feb. 2019
·155 · 方光秀，等：煤矸石型CFG
桩承载性能与破坏形态试验研究
图1 自然煤矸石 图2 颚式破碎机
表1 煤矸石 Cfg模型桩的设计方案
模型桩编号 模型桩直径
D/mm 模型桩长度
L/mm 水泥掺入比
a w/% 煤矸石取代
率 a s/%
CFG-0-14 100800 14 0
CFG-0-16 100800 16 0
CFG-30-14 100800 1430
CFG-30-16 100800 1630
CFG-60-14 100800 1460
CFG-60-16 100800 1660
CFG-100-14 100800 14100
CFG-100-16 100800 16100
试件，并在此基础上，制作了水泥掺入比各为 12%,
12%, 14%, 16% 情况下，煤矸石取代率为 0%, 30%,
60%, 100% 的煤矸石型 CFG模型桩，共 9根。
2 试验方案及试验方法
模型桩设计方案见表
煤矸石型CFG桩承载性能与破坏形态试验研究（论文）.pdf
