尾矿砂渗透系数对尾矿坝坝体渗流场的影响研究

通过对上游式堆筑分层特性的研究,对于在特殊情况下,上游式尾矿堆积坝在堆筑过程中出现渗透系数下部大、上部小,或者中间大、上下小的问题,以四方金矿尾矿库模型为基础,二维有限元数值分析方法模拟其运行时的渗流情况,探讨当坝体材料变化时浸润线的变化规律。结果表明:坝体各层层面上的浸润线,上游式尾矿库宏观上具有上粗下细特征,渗透系数呈现上部大、下部小的规律性,当增大坝体下层渗透性降低浸润线,可以有效的维持坝体的稳定。     

尾矿砂的动力特性研究

目前国内许多尾矿坝的初始坝本身不透水且无排渗设施,因而整个尾矿坝体浸润线很高,坝内大部分尾矿砂处于饱和状态。在动荷载的作用下,这些尾矿砂的动力特性对尾矿坝的安全稳定具有重要的意义。本文利用液压式振动三轴仪,研究了某尾矿坝内尾矿砂的动力特性,讨论了影响尾矿砂液化的因素。     

混合含水介质压密作用下渗透系数的变化规律研究

渗透系数是重要的水文地质参数,不同含水介质在不同条件下的渗透性不同。通过对中砂、细砂及其分别按1:1、2:1比例均匀混合的四种砂样进行压密实验,然后根据达西定律计算其在不同压密条件下的渗透系数,分析不同砂样的渗透系数呈现的线性关系,得出含水介质在不同压密作用下渗透系数的变化规律。结果表明,渗透系数随模拟含水介质压密的增大呈线性减小趋势,线性拟合决定系数为0.845 2～0.885 5;在单一砂样长时间实验下,由于重力影响所产生的细小颗粒运移,各砂样所测得的渗透系数均为前期快速下降,后期下降速度趋缓;含水介质透水能力主要取决于粒间空隙大小和多少等因素;混合砂中,随着粒径较小介质的比例增加,渗透系数在不同程度上更倾向于粒径较小的含水介质。     

考虑淤堵效应的疏浚淤泥真空固结沉降计算

疏浚淤泥含水率高、强度极低,真空梯度作用下排水板周围会快速形成致密"土柱",导致排水固结能力迅速下降,即出现淤堵现象。由疏浚淤泥真空固结室内模型试验获得了出水量变化情况和土体含水率、渗透系数的时空分布情况,确定了排水体周围淤堵区的形成时间与范围,提出了考虑时间效应与淤堵效应的真空度传递模式,同时考虑疏浚淤泥土体压缩和渗透的非线性,建立了考虑淤堵效应的固结分析模型,获得了相应的解析解,通过与已有数据和现场试验结果对比验证了该解答的有效性。利用该解析解,分析了真空度传递模式、淤堵系数λ和淤堵比c对沉降的影响。结果表明,淤堵效应明显减缓了沉降速率,也严重降低了疏浚淤泥的最终沉降量。     

酸碱溶液作用下尾矿砂压缩特性的试验分析

为研究不同pH值酸碱溶液对尾矿砂压缩特性的影响,通过应用自行研发的固结渗透装置,对采自辽宁省铁岭市红印尾矿库尾矿砂进行试验研究,测得不同pH值酸碱溶液浸泡后的尾矿砂孔隙比,压缩系数及压缩模量等参数随pH值变化的规律,结果表明:酸碱溶液浸泡后的尾矿砂在固结压力的作用下,初期变化速度很快,然后逐渐趋于平稳;且酸溶液浸泡后的尾矿砂孔隙比最小,蒸馏水浸泡后的尾矿砂孔隙比最大;酸(碱)溶液pH值与尾矿砂压缩系数呈单调递增(减)关系;酸碱溶液浸泡过尾矿砂的压缩模量比原状土大.实验所得的这些参数随pH值变化规律为研究尾矿坝整体稳定提供了一定的理论依据.     

辽宁杨家杖子钼矿尾矿砂矿物组成及地球化学特征

利用粒度分析、偏光显微镜观察、X--射线粉晶衍射和主、微量元素测试等方法,对杨家杖子钼矿尾矿砂矿物组成及元素分布进行了详细研究。结果表明,尾砂以细砂为主,主要由SiO_2、CaO和Al_2O_3组成,矿物由石英、斜长石、辉钼矿、黄铁矿、黄铜矿、方铅矿和闪锌矿等组成。尾砂重金属元素迁移有一定规律:沿排砂方向,Cu、Zn、Co、Cd元素在排砂口附近富集,Ni元素在中间部位富集,Pb、Bi元素在坝体附近富集;垂直排砂方向,Zn、Pb、Cd元素在中间低洼区表层富集。在剖面垂直方向,Hg元素富集于浅层位置; Cd元素在B剖面的表层富集,其他剖面均向下迁移; Cd、Pb、Zn、As元素下降迁移速度较快;部分元素在40～80 cm处出现二次富集现象。     

加筋尾矿砂的连续增强区

为研究土工织物增强尾矿砂结构的变形、破坏机理 ,室内进行了不同铺设层数下的三轴剪切试验。试验结果表明 :当仅铺设一层土工织物时 ,试件的变形、破坏特征和纯尾矿砂相似 ;随着土工织物铺设层数的增加 ,试件中均出现数个水平连续增强区域 ,抑制剪切变形的进一步发展。试件达到峰值强度后 ,仍有较高的承载能力。最后探讨了连续增强区对加筋土结构强度增长的影响     

铜镍尾矿砂微波加热硫酸溶解实验研究

通过尾矿砂微波加热硫酸溶解新方法的实验,研究了硫酸浓度、液固比及反应时间等因素对尾矿砂酸蚀率的影响。结果显示,在无需搅拌的情况下,微波加热实验的最佳条件酸浓度5mol/L、液固比5.0mL/g都较传统水热法有优势,在反应时间上,微波加热15min就能达到传统水热法2～3h的效果。在酸蚀率相同的情况下,微波加热所用时间仅为传统水热法的1/6,而所用的酸浓度、液固比都较传统水热法小很多。先对尾矿砂直接微波辐照一段时间,然后再加入硫酸进行微波辐照加热溶解,能够促进尾矿砂的溶解,提高尾矿砂的酸蚀率。微波加热条件下,尾矿砂在硫酸浓度8mol/L、液固比5.0mL/g条件下无需搅拌,反应1h后,除透闪石没有完全溶解外,绝大部分的矿物被溶解。与传统加热方式相比,微波加热可显著提高尾矿砂酸溶解速率。     

松散承压含水层渗透系数变化规律与估算模型研究

我国华北隐伏型煤田的煤系普遍被第四系松散层覆盖,其中的松散承压含水层在煤矿生产中常带来矿井突水、地表沉降、井筒变形破坏等水文地质灾害,造成巨大经济损失和人员伤亡。渗透系数是反映松散承压含水层土体介质渗透能力的重要参数,其数值的合理估算,对该类煤矿水文地质灾害的防治具有重要指导意义。目前,华北隐伏型煤田松散承压含水层渗透系数往往仅通过现场抽水试验确定,基于地质勘探钻孔信息与数据估算松散承压含水层渗透系数的模型研究较少。通过收集淮北煤田祁东煤矿松散承压含水层已有抽水试验的钻孔信息与数据,选取承压含水层厚度、泥层砂层比、最厚砂层占比、有效应力与底砾层厚比作为影响指标,分别与渗透系数进行相关性分析。最终确定底砾层厚比、有效应力、泥层砂层比为关键影响指标,并分析其对渗透系数的影响规律。结果表明,松散承压含水层渗透系数随底砾层厚比的增加而增大,随有效应力和泥层砂层比的增加而减小。在此基础上,采用多元线性回归分析,提出了基于底砾层厚比、有效应力、泥层砂层比的渗透系数估算模型。并将该估算模型应用于淮北煤田祁南、朱仙庄、青东煤矿松散承压含水层的渗透系数估算,结果显示估算结果与试验值一致。     

利用尾矿砂制备镁铁氢氧化物实验研究

以金川铜镍矿尾矿酸浸液为原料,根据矿物沉淀pH值区间的不同,分步分离Fe、Mg的沉淀物以及有价金属Al、Co、Ni、Cu的混合沉淀物,进而制备具有高附加值的Fe(OH)3和Mg(OH)2,同时富集Co、Ni、Cu等有价金属。结果表明,当溶液pH值为3.8时可沉淀分离出主要成分为施威特曼石(schwertmannite)的氢氧化铁前驱体,pH值达到9.8时沉淀富集出Al、Co、Ni、Cu的混合氢氧化物,随即得到只含有Mg离子的溶液。在60℃条件下,将施威特曼石在pH值为12的NaOH溶液中老化36h,可以得到Fe(OH)3。同时,以NaOH调节只含有Mg离子的溶液至pH值为12.4时可获得Mg(OH)2。本研究为金属矿山尾矿的资源化综合利用提供了新的思路与方法。     

压缩过程中重塑黏土渗透系数的变化规律

重塑黏土渗透系数是岩土工程众多领域中的一个重要参数,分析其主要影响因素并提出简单实用的定量表达式有着重要的理论价值及工程应用前景。已有的渗透系数预测方法或者由于参数复杂,或者由于适用范围窄、精度低,不能很好地得到应用。收集了已有不同文献23组液限变化范围为40%～300%的重塑黏土的固结渗透试验数据,通过分析指出了土体压缩过程中当应变大于20%时渗透系数对数值与孔隙比成非线性指数关系而非线性关系,明确了已有渗透系数预测方法的主要缺陷。采用多元线性回归分析方法,揭示了影响黏土渗透系数的主要影响因素,提出了适用范围广、参数简单的渗透系数定量计算表达式。     

考虑微观结构的非饱和渗透系数计算公式

分维理论是预测非饱和渗透系数的一种常用方法。在对有侧限条件下高庙子膨润土的非饱和渗透系数的试验结果分析后,发现分维理论并不适用,其缺陷在于不能够反映膨润土这种特殊粘土在水化过程中的微观结构变化。因为膨润土是一种纳米材料,其小孔隙和大孔隙分布在水化过程中都会发生变化,而一般性粘土和砂土没有这种特殊的物理化学特性。结合Kozeny—Carman关于多孔介质的半经验公式,提出了半经验一半理论的考虑微结构的膨润土的非饱和渗透系数计算公式。在对高庙子膨润土的扫描电镜试验和压汞试验资料分析的基础上,定性验证了所提出公式的正确性。     

宝鸡峡98 km塬边渠道淤堵研究

陕西宝鸡峡98 km源边渠道作为关中地区非常重要的水利工程,对推动灌区的经济发展发挥着巨大作用.本文主要对宝鸡峡98 km源边渠道淤堵进行勘察和统计分析,研究发现,渠道淤堵主要集中在上游渠首段,淤堵物以建筑垃圾和生活垃圾居多,淤堵降低了渠道过水能力,壅高了渠道水位,致使水流速减慢,造成生活垃圾和建筑垃圾沉积,形成恶性循...     

金川铜镍矿山尾矿砂酸溶性实验研究

为研究金川铜镍矿山酸性废水溶解尾矿砂实现综合治理废液与废固的可能性,进行了尾矿砂在硫酸中的溶解实验。结果表明,尾矿砂在硫酸浓度大于3mol/L、温度保持90℃以上并在液固比6.0下强力搅拌,能够较好地溶解于硫酸中,生成无定形二氧化硅;300℃的马弗炉焙烧4h有助于尾矿砂中绿泥石的溶解,对透闪石的溶解影响不大。尾矿砂中橄榄石、蛇纹石和透辉石较容易被硫酸溶解,透闪石、斜长石则比较难溶解,这与尾矿砂中矿物性质有密切关系。     

某铜矿尾矿砂力学特性研究和稳定性分析

在揭示某铜矿尾矿坝坝体材料空间分布状态及其力学特性的基础上,利用自动搜索的电算程序STED,分析计算了尾矿坝的整体与局部稳定性,得出一些结论,可为治理方案提供科学依据和技术指导。     

粉细砂含水层在人工回灌时渗透系数的变化规律

渗透系数是设计地下水人工回灌方案的重要参数。苏州吴江盛泽镇新安水利站地下水人工回灌试验层为典型的河漫滩相粉细砂含水层,埋深98.1～105.8 m,厚度7.7 m。回灌试验系统可实施持续与间断、常压与加压、定流量与定压力等多种模式回灌。利用2020年的试验资料,建立模型,通过直线图解法求得12个试验周期内所对应的渗透系数K值。采用MATLAB进行数据处理与模拟计算,得出渗透系数在回灌持续过程中衰减规律符合指数方程：K(t)=0.58+0.48e-^0.21t。     

法向应力下土工织物过滤黏土淤堵试验研究

模拟实际工况,采用改进的可以施加竖向荷载的梯度比渗透仪完成了一系列土工织物过滤黏性土的梯度比试验。试验采用上海地区第④层黏性土和短纤针刺无纺土工织物,分别在临界水力梯度（1.0）和水力梯度为2.0下进行,并通过改变竖向荷载来研究土工织物反滤性能随水力梯度和法向应力的变化规律。研究结果表明：水力梯度和法向应力是影响土工织物淤堵特性和滤层透水能力的重要因素。随着竖向荷载的增加,土工织物过滤黏性土的梯度比有所增大,但其稳定时并未发生不容许的淤堵;在特定荷载下,渗透系数随时间减小,而后趋于稳定,稳定后的渗透系数随竖向荷载的增大而减小;水力梯度由1.0增大到2.0,也引起了土工织物-黏性土体系的梯度比增大,透水能力减弱。试验结果较好地反映了实际工况下土工织物滤层的反滤作用,可为类似工程设计提供参考。     

两种塑料排水板滤膜淤堵特性试验研究

在水力梯度逐级递增的条件下,采用饱和软黏土进行了两种不同塑料排水板（PVD）滤膜（外包土工织物）梯度比试验,探讨两种PVD滤膜的淤堵特性,并结合真空预压软基加固的实际工况进行分析。试验结果显示,随着水力梯度的递增,一种表观孔径大的新工艺PVD滤膜的梯度比呈现先上升后下降的总趋势,并最终趋于稳定,常规PVD滤膜的梯度比总体呈上升趋势,无法趋于稳定。研究表明,不同水力梯度对滤膜淤堵有着较大影响,新工艺PVD滤膜在真空预压实际工况（水力梯度较高）下的防淤堵效果优于常规PVD滤膜。PVD滤膜的淤堵问题与滤膜制作工艺、孔径和软黏土性质有关,其淤堵机制仍需进一步的研究。