细粒尾矿的静/动力学特性及液化研究

摘要

尾矿料是大量矿石破碎、遴选、细采后的的堆积物。而我国矿藏丰富，每年矿藏经过开采、分选、提取后，产生的尾矿约15亿吨，而用作大范围的充填以及回收利用的仅仅占18.9%，绝大部分要堆存于尾矿坝。在可持续发展的经济时代，采矿工业将在其研究与技术上不断革新，因此也直接导致选矿、采矿等朝着精细化发展，细粒选矿与排放是大势所趋，其灾害隐患将更加突出。为此，本论文针对大型高尾矿坝高应力、高孔隙水压力等特点，通过高应力条件下尾矿静/动态力学行为研究，建立对细粒尾矿材料动孔压演化与发展的预测模型，为大型高尾矿坝性能劣化理论研究提供理论支撑。本文针对颗粒组成、干密度、固结比对尾矿的静/动态力学性能影响时行了大量的研究，研究方法、内容及成果主要包括：　　（1）以位于江西省上饶地区德兴市的银山铅锌矿的尾矿材料为研究对象，对其物理性质指标展开了基本土工试验。研究结果显示，所取试样的平均含水率区间为9.3-18.6%，该全尾矿的平均粒径为0.143mm，其中大于0.075mm粒组含量为79.2%。尾矿的不均匀系数Cu大小为8.04，曲率系数Cc值为2.13。　　（2）为了研究细粒含量（黏粒与粉粒）对尾矿料抗剪强度参数的影响，展开了不同细粒含量，不同轴向荷载下的直剪以及不同围压下的常规三轴试验。研究表明，在直剪与三轴试验中，随着黏粒含量的增加，试验土样的黏聚力c一直保持着增大的趋势，而内摩擦角φ则是先减小后增大；随着粉粒含量的增加，试验土样的黏聚力c同样直保持着增大的趋势，而内摩擦角φ则是先增大后减小。对比发现在直剪试验中，内摩擦角出现转折的临界细粒含量，黏粒为10%，粉粒为50%；在三轴试验中，摩擦角出现转折的细粒含量，黏粒为15%，粉粒为40%。这些临界细粒含量在p-q空间中也得到了验证。　　（3）为了研究循环荷载下细粒尾矿的动强度及液化时的动孔隙水压力的演化发展规律，展开了不同干密度、固结围压、固结比下的循环荷载试验。研究表明：在相同干密度以及同一固结比下，固结围压对动剪应力比影响较小；在相同围压下，随着干密度的增大，动剪应力比相对有一定的提升；相同围压下，随着相对密实度的增大，试样达到液化破坏时的振动次数增大；相对密实度一致时，随着围压的增加，尾矿的抗液化能力有了显著的提升；固结应力比Kc=1.0即等压固结时，可以用Seed提出的“S”型的反正弦三角函数模型来对动孔隙水压力演化发展过程进行预测，且对于本次试验对象及相近相似土样θ取值1.4较为合适；固结应力比Kc＞1.0即偏压固结时，Seed模型已不太适合动孔隙水压力发展预测，此时的可以采用指数函数模型对其进行预测。

目录

1 绪论

1.1选题研究背景及研究意义

1.2国内外研究现状

1.2.1尾矿料的物理力学性质研究

1.2.2尾矿料在振动荷载下的动力特性研究

1.2.3尾矿料的液化分析及判别方法研究

1.3.1研究目标

1.3.2研究内容

1.4技术路线

1.4.1总体思路

1.4.2技术路线

1.5论文试验方案

1.6论文创新处

2 尾矿料的基本物理性质测试及试验准备

2.1 试验对象

2.2.1 试验原理

2.2.2 试验步骤及结果

2.3 颗粒级配特征

2.4.1 现场取样

2.4.2 土样的初步筛分

2.4.3 气流分选

2.5本章小结

3 不同细粒含量下尾矿料的静力学试验研究

3.1 引言

3.2.1 试验原理

3.2.2 试验过程

3.2.3 试验数据处理及分析

3.2.4 下一步试验级配的选定

3.3.1 试验原理

3.3.2 试验过程

3.3.3 试验数据处理及分析

3.3.4 临界细粒含量在p-q空间下的验证

3.4 本章小结

4 尾矿料的动力特性研究

4.1 引言

4.2.1 试验仪器

4.2.2 试验方法

4.3.1 试验原理

4.3.2 试验数据处理及分析

4.4.1 试验原理

4.4.2 试验方案

4.4.3 试验数据处理及分析

4.4.4 动孔隙水压力增长的典型曲线

4.5 动孔隙水压力的演化规律

4.5.1“S”型的反正弦三角函数模型

4.5.2 Kc=1.0时的动孔压演化规律

4.5.3 Kc＞1.0时的动孔压演化规律

4.6 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

发表的论文

参与的科研项目

参与的横向项目