铁尾矿原状微结构和力学非均匀性与各向异性

摘要

为研究尾矿材料的层理微观结构和宏观力学响应规律,以北京首云铁矿尾矿库为研究对象,对不同沉积方向的尾矿,采取了相应的原状样.在分析了尾砂材料基本粒度特征后,利用XRD和XRF技术对尾砂材料进行了化学成分分析;采用CT成像扫描技术和定量分析方法揭示了尾矿砂与标准砂在微观结构上的差异,研究了尾砂材料沉积层理结构的内部颗粒分布规律,分析了原状尾砂材料的非均匀性和各向异性特征;并通过三轴剪切试验研究了水平、竖直方向原状尾矿材料的宏观力学响应特征.研究表明:原状尾砂水力沉积的层理性导致颗粒结构具有明显的各向异性排列特征,微观结构很大程度影响原状尾砂的宏观力学特征;同样加载条件下,材料内部颗粒长轴集中排列方式垂直于加载方向时,更有利抵抗内部的剪切力,进而具有更优的承载能力.研究结果可为进一步了解原状尾砂性质和指导尾矿库动态演化稳定性的评估提供理论依据.