底流尾礦砂的動力特性試驗研究?

黃 鑫 蔡曉光（防災科技學院，河北三河 065201）

底流尾礦砂的動力特性試驗研究?

黃 鑫 蔡曉光
（防災科技學院，河北三河 065201）

?基金項目：中央高校基本科研業務費（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，經過沉積、修整和壓實后形成壩體；溢流部分則排入上游庫內沉積。從筑壩方式上來說，普通水工構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運營中的重要設施，其壩體的穩定性不僅涉及到管理投入和生產效率，還將直接危害到下游人民財產安全，一旦潰壩，除造成人員傷亡和經濟損失外，還會造成嚴重環境污染。因此，研究不同工況條件下筑壩尾礦砂的動力變形規律及其影響因素不僅可為尾礦壩的抗震設計提供依據，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、及不同固結壓力狀態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公司生產的TSH-100型共振柱試驗系統，儀器的扭轉激勵掃頻范圍為0~250 Hz，最大剪切行程為±25°，循環采樣速率為4 kHz，試樣規格為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，主要指標參數見表1。由粒徑分布可知，不均勻系數Cu=2.38，曲率系數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

（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%），試樣按土工試驗規范要求制成后分別在不同圍壓（σ3c=100 kPa、200 kPa、400kPa）下均壓固結，然后進行共振柱試驗，共計15個工況。

（3）結論。通過不同工況下的共振柱試驗，研究了密實度、固結壓力、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，對兩組實驗結果分析后可得如下主要結論：相同試驗條件下，模量比（或動模量）隨固結壓力的增大而增大，隨密實度的增大而增大，隨含水率的增大而減?。幌嗤囼灄l件下，阻尼比隨固結壓力的增大而減小，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%）對阻尼比的影響規律不明顯，不同含水率下阻尼比曲線有交叉，離散性大。