黃 鑫 蔡曉光（防災(zāi)科技學(xué)院，河北三河 065201）

底流尾礦砂的動力特性試驗研究?

黃 鑫 蔡曉光
（防災(zāi)科技學(xué)院，河北三河 065201）

?基金項目：中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費（ZY20150320），地震科技星火計劃項目（XH14073Y）資助。

中線法工藝筑壩即通過旋流器將全尾礦進行水力分級，得到底流（也稱沉砂）和溢流兩種尾礦砂，底流部分作為筑壩材料沿軸線排入下游，經(jīng)過沉積、修整和壓實后形成壩體；溢流部分則排入上游庫內(nèi)沉積。從筑壩方式上來說，普通水工構(gòu)筑物一般是一次性堆筑完成，而尾礦壩采用分期堆筑。而且不同礦石種類、不同分級效果所得到的尾礦砂的粒徑級配差異也很大，從而導(dǎo)致不同礦山、不同工況條件下尾礦砂的動力變形特性有所不同。尾礦庫作為大型金屬或非金屬礦山生產(chǎn)運營中的重要設(shè)施，其壩體的穩(wěn)定性不僅涉及到管理投入和生產(chǎn)效率，還將直接危害到下游人民財產(chǎn)安全，一旦潰壩，除造成人員傷亡和經(jīng)濟損失外，還會造成嚴重環(huán)境污染。因此，研究不同工況條件下筑壩尾礦砂的動力變形規(guī)律及其影響因素不僅可為尾礦壩的抗震設(shè)計提供依據(jù)，還可為尾礦庫的運營管理提供參考。

本文以中線法尾礦庫筑壩材料底流尾礦砂為研究對象，在不同含水率、不同干密度、及不同固結(jié)壓力狀態(tài)下對底流尾礦砂的重塑樣進行共振柱試驗，探討不同因素對底流尾礦砂的動模量和阻尼比影響情況。

（1）儀器及試驗概況。試驗儀器采用美國GCTS公司生產(chǎn)的TSH-100型共振柱試驗系統(tǒng)，儀器的扭轉(zhuǎn)激勵掃頻范圍為0~250 Hz，最大剪切行程為±25°，循環(huán)采樣速率為4 kHz，試樣規(guī)格為Φ38 mm×H76 mm。試驗土樣為云南某中線法銅礦尾礦庫的底流尾礦砂，主要指標參數(shù)見表1。由粒徑分布可知，不均勻系數(shù)Cu=2.38，曲率系數(shù)Cc=1.11，屬勻粒砂，級配不良。

表1　底流尾礦砂的主要指標參數(shù)

（2）試驗方法。試驗共分兩組，第一組控制含水率為15%，取不同干密度（ρd=1.5 g/cm3、1.55 g/cm3、1.6 g/cm3），第二組控制干密度1.6 g/cm3，取不同含水率（w=3%、9%、15%），試樣按土工試驗規(guī)范要求制成后分別在不同圍壓（σ3c=100 kPa、200 kPa、400kPa）下均壓固結(jié)，然后進行共振柱試驗，共計15個工況。

（3）結(jié)論。通過不同工況下的共振柱試驗，研究了密實度、固結(jié)壓力、含水率這3個因素對底流尾礦砂動模量和阻尼比的影響情況，對兩組實驗結(jié)果分析后可得如下主要結(jié)論：相同試驗條件下，模量比（或動模量）隨固結(jié)壓力的增大而增大，隨密實度的增大而增大，隨含水率的增大而減??；相同試驗條件下，阻尼比隨固結(jié)壓力的增大而減小，隨密實度的增大而減??；由于底流尾礦砂屬勻粒砂，滲透性好，所以在研究范圍下的含水率（3%～15%）對阻尼比的影響規(guī)律不明顯，不同含水率下阻尼比曲線有交叉，離散性大。