含水率和聚丙烯酰胺分子量對重構鐵尾礦砂抗剪強度的影響

李 濤, 呂春娟, 姜成剛, 張 徐, 孫 波

(山西農業大學 資源環境學院, 山西 太谷 030801)

中國鐵礦資源豐富，鐵礦資源的開發對于社會經濟的發展做出了巨大的貢獻。但同時，中國的鐵礦石品位較低，鐵礦石的開采會產生大量的尾礦，尾礦由于密度大、利用率差、養分低且通氣性較差等問題長期堆放不僅會占用一定的土地資源，并且隨著尾礦的堆放，尾礦邊坡穩定性下降，易發生滑坡等地質災害，危及地區人民的生命安全，影響當地生態環境。

抗剪強度作為評價土壤侵蝕敏感性，維護耕層土壤結構穩定，反映耕層土壤耕作性能的重要力學指標[1-3]，主要受到含水率、密度以及土體自身結構的影響，密度和結構一般由土體自身性質決定變化較小，而含水率一般受到降雨的影響變化較大。因此，探究抗剪強度的變化就要考慮含水率的影響。聚丙烯酰胺(PAM)作為一種已經發現和廣泛應用的土壤結構調理劑，具有水溶性好，無毒，絮凝性好等優點，并且能夠與土壤顆粒有效的結合，減少徑流侵蝕中泥沙的沉積[4]，增加土壤團聚體數量[5-7]，提高土體臨界抗剪切強度的作用[8]。目前，針對PAM的研究主要以改良土壤理化性質為主，王中妮等[9]研究發現，PAM的施加可以提高土壤的抗沖性與抗拉強度。張婉璐等[10]研究發現，施用一定濃度的PAM可以提高土壤中團聚體的含量、土壤內部孔隙增多、總孔隙度增大、土壤氣孔結構得到改善。而將PAM應用于鐵尾礦砂的研究還相對較少，特別是PAM對鐵尾礦砂抗剪強度作用效果的研究尚無相關報道。為此，本文以山西省垣曲縣鐵尾礦砂為研究對象，設計不同的砂土比例重構鐵尾礦砂，測定疏松、偏緊、致密3種狀態下含水率、PAM分子量變化對重構鐵尾礦砂黏聚力、內摩擦角、抗剪強度的影響。通過本文系統性研究，以期為鐵尾礦的邊坡穩定性防護提供新思路，同時也為礦區生態環境的修復提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗樣品為鐵尾礦砂和土壤，鐵尾礦砂來源于山西省垣曲縣國泰礦業集團泉子溝干排鐵尾礦庫，實地調查測得礦區鐵尾礦砂長期自然沉降后表層容重為1.65 g/cm3。土壤為礦區周邊農田耕層原狀土壤，土壤類型為黃褐土。試驗樣品于2021年4月采集完畢帶回實驗室，風干、碾碎、去除雜物過2 mm篩備用。試驗用陰離子型聚丙烯酰胺(PAM)，選取分子量分別為3.00×106和6.00×106Da，質量濃度均為0.08%。該試驗材料由河南眾邦環保科技有限公司生產，水解度為30%，粒徑約5 mm。

1.2 試驗設計

本試驗采用室內重塑土體的方法制備重構鐵尾礦砂試樣，共設置S，S3T1，S1T1，S1T3，T(S為鐵尾礦砂，T為土壤)這5種重構模式，質量摻土率分別為0，25%，50%，75%，100%。由于實測得到鐵尾礦砂田間持水量為14.82%，飽和含水率為23.49%，故5種重構模式均設置15%，20%兩個含水率水平。鐵尾礦砂在排棄過程中由于受到機械碾壓作用容重變化較大[11]，為了比較不同容重狀態下鐵尾礦砂的穩定性，根據每個重構模式的容重變幅設置3個容重水平代表疏松、偏緊、致密3種狀態。本團隊在研究PAM對鐵尾礦砂水分運移的影響中發現，PAM分子量越大對鐵尾礦砂飽和導水率的抑制作用就越強，且PAM質量濃度為0.08%時，生態修復的效果較好[12]。故本次試驗選取PAM分子量為3.00×106Da，6.00×106Da兩個水平，質量濃度均為0.08%。試驗設計詳見表1，每種處理設3組重復。重構鐵尾礦砂顆粒分析詳見表2。

表1 重構鐵尾礦砂試驗設計

表2 重構鐵尾礦砂顆粒分析

1.3 試驗方法

(1) 試樣制備。試驗于2021年5—8月于山西農業大學資源環境試驗站進行。根據所設重構試樣的容重與含水率，稱取相應質量鐵尾礦砂和土樣混勻備用，采用干混法加入PAM，將加入的PAM與重構試樣充分混勻后加水，根據公式(1)計算制備試樣所需加入的水量，均勻噴灑于試樣上，充分混勻后裝入盛土容器中并用保鮮膜密封，使其充分濕潤24 h，以配制成不同容重、含水率、不同分子量PAM的試樣。制備試樣所需的加水量計算公式為：

(1)

式中：mw為制樣所需加入水的質量(g);m0為風干重構土體的質量(g);w0為風干重構土體的含水率(%);w1為制樣所需的含水率(%)。

(2) 剪切過程。制備好的試樣采用南京土壤儀器廠生產的ZJ型應變控制式直剪儀(四聯剪)進行試驗。試驗中利用環刀進行取樣，取樣面積為30 cm2，高度為2 cm。取樣完成后直接剪切。試驗設置4個法向應力分別為50，100，200，400 kPa，剪切速率為0.8 mm/min，使試樣在3～5 min內剪破。如測力計中的量表指針不再前進，或有明顯后退，表示試樣已經剪切破壞。但一般宜剪切變形達4 mm。若量表指針再繼續增加，則剪切變形應達6 mm為止，直至試樣剪破為止，記錄量表最終讀數，每組載荷做3組重復試驗。

1.4 數據處理

利用Excel 2019整理試驗數據并作圖，SPSS 21.0軟件進行試驗數據處理和相關性分析。

2 結果與分析

2.1 含水率和PAM分子量對重構鐵尾礦砂黏聚力的影響

黏聚力的形成主要包括兩個部分，一部分是由于土粒間分子引力所形成的原始黏聚力，另外一部分是由于土中化合物的膠結作用形成的固化黏聚力。黏聚力作為影響土體抗剪強度變化的一個重要力學指標，因此研究鐵尾礦砂抗剪強度就需要考慮黏聚力變化產生的影響。含水率和PAM分子量對重構鐵尾礦砂黏聚力的影響如圖1—3所示。整體來看，隨著摻土量的增加，重構鐵尾礦砂的黏聚力呈上升的趨勢；隨著含水率的增加重構鐵尾礦砂黏聚力下降；隨著PAM分子量的不同，重構鐵尾礦砂黏聚力有所變化；3種狀態下隨緊實度的增加，重構鐵尾礦砂黏聚力增大。

2.1.1 含水率變化對重構鐵尾礦砂黏聚力的影響 疏松、偏緊、致密3種狀態下，隨著含水率增加，T，S1T3，S1T1，S3T1，S這5種重構模式的黏聚力下降。疏松狀態下，含水率由15%增至20%時，5種重構模式的黏聚力依次分別降低了3.47，3.02，1.59，1.37和2.23 kPa；受含水率影響，T模式的黏聚力顯著降低(p<0.05)，S1T3，S1T1，S3T13種重構模式隨摻土量的減少，黏聚力降幅減弱。偏緊狀態下，含水率由15%增至20%時，5種重構模式的黏聚力依次分別降低了4.53，3.82，5.42，0.82和3.30 kPa；受含水率的影響，S1T1模式的黏聚力顯著性降低(p<0.05)，S3T1模式的黏聚力無顯著性變化(p>0.05)。致密狀態下，含水率由15%增至20%時，5種重構模式的黏聚力依次降低了5.89，1.51，2.72，2.56和2.50 kPa；受含水率的影響，T模式的黏聚力顯著性降低(p<0.05)，S1T3模式的黏聚力無顯著性變化(p>0.05)。含水率的增加黏聚力降低，分析其原因主要是由于水分進入土壤，在土壤顆粒表面形成水膜，產生一種潤滑作用，隨著含水率的升高，顆粒表面水膜增厚，潤滑作用增強，使得土壤顆粒在外力作用下相對滑動的阻力減小，從而導致黏聚力隨含水率的增加而減小[13]。

2.1.2 PAM分子量變化對重構鐵尾礦砂黏聚力的影響 疏松、偏緊、致密3種狀態下，PAM分子量由0增至3.00×106Da時，S1T3，S1T1，S3T1，S這4種重構模式的黏聚力降低，分子量由3.00×106Da增至6.00×106Da時，4種重構模式的黏聚力增大；T的黏聚力隨PAM分子量的增加持續增大。疏松狀態下，PAM分子量由0增至3.00×106Da，S1T3，S1T1，S3T1，S4種重構模式在含水率15%時黏聚力依次降低了0.96，0.61，1.03和2.57 kPa；含水率20%時黏聚力依次降低了0.95，1.72，1.68和1.79 kPa。PAM分子量由3.00×106增至6.00×106Da，4種重構模式在含水率15%時黏聚力依次增加了3.14，3.74，4.43和2.92 kPa，S3T1模式的黏聚力增幅最大；含水率20%時黏聚力依次增加了4.41，2.69，2.34和3.40 kPa，S1T3模式的黏聚力增長幅度最大。偏緊狀態下，PAM分子量為3.00×106Da，含水率15%時，S模式的黏聚力15.65 kPa高于S3T1的黏聚力14.55 kPa；PAM分子量為6.00×106Da時，S模式的黏聚力19.09 kPa低于S3T1的黏聚力20.13 kPa；PAM分子量為3.00×106Da，含水率20%時，S模式的黏聚力12.53 kPa高于S3T1的黏聚力12.39 kPa；PAM分子量為6.00×106Da時，S的黏聚力15.04 kPa低于S3T1的黏聚力15.21 kPa。致密狀態下，PAM分子量為3.00×106Da，含水率20%時，S模式的黏聚力17.56 kPa高于S3T1的黏聚力16.53 kPa；PAM分子量為6.00×106Da時，S模式的黏聚力20.29 kPa低于S3T1的黏聚力18.57 kPa。

注：圖中S，S3T1，S1T1，S1T3， T分別表示5種重構模式，質量摻土率分別為0，25%，50%，75%，100%； e表示在不同重構模式中加入3.00×106 Da分子量PAM， f表示在不同重構模式中加入6.00×106 Da分子量的PAM；大寫字母表示不同重構模式、不同含水率對黏聚力影響的差異顯著性 (p<0.05)，小寫字母表示相同重構模式下不同PAM分子量、不同含水率對黏聚力影響的差異顯著性 (p<0.05)。下同

圖2 偏緊狀態下含水率和PAM分子量變化對重構鐵尾礦砂黏聚力的影響

圖3 致密狀態下含水率和PAM分子量變化對重構鐵尾礦砂黏聚力的影響

2.2 含水率和PAM分子量對重構鐵尾礦砂內摩擦角的影響

土壤內摩擦角反映了土壤的摩擦特性，一般包括土壤顆粒之間的滑動摩擦力和顆粒間的咬合力兩部分[14]。內摩擦角作為影響抗剪強度變化的另一重要力學指標。

因此研究鐵尾礦砂抗剪強度時就需要考慮內摩擦角變化產生的影響。含水率和PAM分子量對重構鐵尾礦砂內摩擦角的影響如圖4—6所示。整體來看，隨著含水率的增加，重構鐵尾礦砂的內摩擦角在降低；PAM的施加可以提高重構鐵尾礦砂的內摩擦角，且隨PAM分子量的不同，內摩擦角有所變化；3種狀態下隨緊實度的增加，重構鐵尾礦砂的內摩擦角增大。

圖4 疏松狀態下含水率和PAM分子量變化對重構鐵尾礦砂內摩擦角的影響

圖5 偏緊狀態下含水率和PAM分子量變化對重構鐵尾礦砂內摩擦角的影響

圖6 致密狀態下含水率和PAM分子量變化對重構鐵尾礦砂內摩擦角的影響

2.2.1 含水率變化對重構鐵尾礦砂內摩擦角的影響 疏松、偏緊、致密3種狀態下，隨著含水率增加，T，S1T3，S1T1，S3T1，這5種重構模式的內摩擦角降低。疏松狀態下，含水率由15%增至20%，5種重構模式的內摩擦角依次降低了5.99°，4.49°，4.06°，3.45°，3.05°。偏緊狀態下，含水率由15%增至20%，5種重構模式的內摩擦角依次降低了6.05°，4.06°，3.74°，2.79°，0.74°。致密狀態下含水率由15%增至20%，5種重構模式的內摩擦角依次降低了6.00°，1.15°，0.60°，0.92°，0.45°。隨著含水率的升高，3種狀態下，T模式的內摩擦角顯著性降低(p<0.05)，疏松、偏緊狀態下S模式的內摩擦角顯著性降低(p<0.05)；S1T3，S1T1，S3T1，S這4種重構模式隨摻土量的減少，內摩擦角降幅減弱；含水率變化對致密狀態下S1T3，S1T1，S3T1，S這4種重構模式的內摩擦角影響較小。

2.2.2 PAM分子量變化對重構鐵尾礦砂內摩擦角的影響 疏松、偏緊、致密3種狀態下，PAM分子量由0增至3.00×106Da時，T，S1T3，S1T1，S3T1，S這5種重構模式的內摩擦角增大，PAM分子量由3.00×106Da增至6.00×106Da時，3種狀態下內摩擦角無顯著性變化(p>0.05)。疏松狀態下，PAM分子量由0增至3.00×106Da，5種重構模式在含水率15%時內摩擦角依次增加了0.44°，1.36°，1.20°，1.45°，1.60°；含水率20%時，內摩擦角依次增加了0.66°，1.67°，2.17°，2.34°，3.43°。偏緊狀態下，PAM分子量由0增至3.00×106Da，5種重構模式在含水率15%時內摩擦角依次增加了0.12°，1.21°，0.84°，1.37°，1.59°；含水率20%時，內摩擦角依次增加了0.49°，1.80°，2.24°，2.46°，1.80°。致密狀態下，PAM分子量由0增至3.00×106Da，5種重構模式在含水率15%時內摩擦角依次增加了0.26°，1.03°，1.06°，1.40°，1.76°；含水率20%時，內摩擦角依次增加了1.31°，1.40°，1.08°，1.77°，1.67°。偏緊、致密兩種狀態下，隨著PAM分子量的增加，S模式的內摩擦角持續增大。

2.3 含水率和PAM分子量對重構鐵尾礦砂抗剪強度的影響

抗剪強度主要指土體對于外荷載所產生的剪應力的極限抵抗能力。對于鐵尾礦砂，由于長時間的堆積，上層砂子自身重力會對下層土體產生一定的壓力，下層受到外部載荷的作用會產生剪應力和剪切變形，當下層土體中某一點或者某一個面由于外部載荷產生的剪應力達到土體的抗剪強度時，下層土體連同砂粒就會沿著剪應力的作用方向產生相對滑動。因此，要想保證鐵尾礦砂的邊坡穩定，就要提高抗剪強度。含水率和PAM分子量對重構鐵尾礦砂抗剪強度的影響如圖7—9所示。整體來看，隨著含水率的增加，重構鐵尾礦砂的抗剪強度降低；PAM的施加能夠有效的提高重構鐵尾礦砂的抗剪強度，且隨PAM分子量的增加，抗剪強度增大。3種狀態下，隨緊實度的增加，重構鐵尾礦砂的抗剪強度在增大。

2.3.1 含水率變化對重構鐵尾礦砂抗剪強度的影響 含水率變化會影響重構鐵尾礦砂的內摩擦角和黏聚力，而內摩擦角和黏聚力又是抗剪強度的兩個重要力學參數，因此，含水率變化會對抗剪強度產生影響。疏松、偏緊、致密3種狀態下，隨著含水率的增加，T，S1T3，S1T1，S3T1，S這5種重構模式的抗剪強度在降低。疏松狀態下，含水率由15%增至20%時，5種重構模式的抗剪強度依次降低了58.61，43.82，38.82，32.81 和27.20 kPa。偏緊狀態下，含水率由15%增至20%時，5種重構模式的抗剪強度依次降低了60.46，41.90，40.74，25.22和10.66 kPa。致密狀態下，含水率由15%增至20%時，5種重構模式的抗剪強度依次降低了63.31，13.58，9.29，12.41和6.34 kPa。隨著含水率的升高，3種狀態下，T模式的抗剪強度顯著性降低(p<0.05)；含水率的變化對致密狀態下重構鐵尾礦砂的抗剪強度影響最小。

2.3.2 PAM分子量變化對重構鐵尾礦砂抗剪強度的影響 疏松、偏緊、致密3種狀態下，施加PAM可以提高T，S1T3，S1T1，S3T1，S這5種重構模式的抗剪強度，且隨著PAM分子量的增加，重構模式的抗剪強度增大。疏松狀態下，PAM分子量由0增至3.00×106Da，5種重構模式的抗剪強度在含水率15%時依次增加了6.34，12.40，11.71，14.05和13.86 kPa，其中S3T1模式在15%含水率時抗剪強度顯著性增加(p<0.05)；PAM分子量由3.00×106Da增至6.00×106Da，5種重構模式的抗剪強度依次增加了4.44，1.90，3.21，2.00和1.59 kPa。PAM分子量由0增至3.00×106Da，5種重構模式的抗剪強度在含水率20%時依次增加了7.92，14.61，19.18，20.42和28.82 kPa； PAM分子量由3.00×106Da增至6.00×106Da時，抗剪強度依次增加了3.96，7.86，6.44，4.69和2.34 kPa；PAM分子量6.00×106Da時，5種重構模式的抗剪強度均有增加，但與3.00×106Da分子量相比，抗剪強度增加不顯著(p>0.05)。

偏緊狀態下，PAM分子量由0增至3.00×106Da時，5種重構模式的抗剪強度在含水率15%時依次增加了3.55，11.39，7.50，12.50和13.81 kPa；含水率20%時，抗剪強度依次增加了6.86，15.39，19.03，19.97 和16.19 kPa。PAM分子量由3.00×106Da增至6.00×106Da，5種重構模式的抗剪強度雖有增加但增加不顯著(p>0.05)。致密狀態下，PAM分子量變化對重構鐵尾礦抗剪強度的作用效果與疏松、偏緊狀態基本相同，即PAM分子量3.00×106Da時，5種重構模式抗剪強度增幅較大，PAM分子量由3.00×106Da增至6.00×106Da時，抗剪強度雖有增加但增加不顯著(p>0.05)。疏松、偏緊、致密3種狀態下，添加3.00×106Da分子量的PAM，S3T1模式的抗剪強度增長較大。

圖7 疏松狀態下含水率和PAM分子量變化對鐵尾礦砂抗剪強度的影響

圖8 偏緊狀態下含水率和PAM分子量變化對重構鐵尾礦砂抗剪強度的影響

圖9 致密狀態下含水率和PAM分子量變化對重構鐵尾礦砂抗剪強度的影響

3 討 論

3.1 含水率對重構鐵尾礦砂抗剪強度的影響

重構鐵尾礦砂的抗剪強度因含水率的不同而存在一定差異，試驗結果證明，含水率由15%增至20%，重構鐵尾礦砂內摩擦角減小、黏聚力下降，最終導致抗剪強度值也在減小。這與韋杰等[15]和施威等[16]研究含水率對土壤抗剪性能的影響結果一致，韋杰等[15]認為，土壤含水率越大，在相同圍壓下破壞土體時作用于試樣的總壓力越小，土體更易被破壞；施威等[16]認為，隨著含水率的增加，孔隙水壓力增大，根據有效應力原理，總應力大小不變，則有效應力減小，土的抗剪強度降低。試驗發現，在疏松和偏緊兩種狀態下，含水率變化對重構鐵尾礦砂抗剪強度的影響較大，分析其原因可能是這兩種狀態下緊實度相對較低，鐵尾礦砂黏粒含量也低，結構過于分散，大孔隙數量多使得鐵尾礦砂固持水分的能力降低，水分易流動，含水率的變化就會對鐵尾礦砂穩定性產生較大的影響；致密狀態下，含水率變化對重構鐵尾礦砂抗剪強度影響較小，其主要是因為隨著緊實度的增加，鐵尾礦砂內部大孔隙就會被擠壓成易于持水的中小孔隙，水分存儲空間增多，鐵尾礦砂中的水分就相對穩定，此時含水率變化對鐵尾礦砂穩定性影響較小。本次試驗設置的最高含水率20%已接近鐵尾礦砂的飽和含水率23.49%，含水率較高時重構模式的抗剪強度下降，因此，在鐵尾礦砂生態修復實踐中，要增強其重構土體水分入滲能力，否則會由于含水率過高，降低重構鐵尾礦砂的抗剪強度，導致邊坡穩定性的下降；含水率15%時5種重構模式的抗剪強度均較高，S3T1的重構模式水分入滲能力較好，有利于鐵尾礦邊坡穩定性的防護。

3.2 容重對重構鐵尾礦砂抗剪強度的影響

容重可以影響鐵尾礦砂的水分入滲性能[17]，影響鐵尾礦砂的持水性能[18]，影響土體內摩擦角、黏聚力、抗剪強度[19]。本團隊在對鐵尾礦砂水分運移的研究中發現，鐵尾礦砂在容重1.6 g/cm3時持水性最好，其他重構模式均在1.5 g/cm3下持水性最高；5種重構模式在最佳持水容重下，T的持水性最好，持水性能總體上隨摻土率的升高而增強；T，S1T3，S1T1，S3T1，S這5種重構模式中透氣性由好到差依次為T，S3T1，S1T1，S3T1，S；砂土混摻中S3T1，S1T1和S1T3這3種重構模式在定容重情況下S3T1入滲性能最好[11]。試驗結果表明，隨著容重的增加，同一含水率水平下，重構鐵尾礦砂的內摩擦角、黏聚力、抗剪強度均呈增加的趨勢。這與前人關于土體容重對抗剪強度影響的結果基本相同，王建等[20]在研究中發現，當土壤容重越大，土壤將越緊實，顆粒間距離越近，顆粒間接觸越密集，導致土壤顆粒之間及土壤顆粒與水分之間相對作用增強，導致土壤內摩擦角變大、黏聚力增大，進而導致土壤抗剪強度增大。試驗表明容重越大，越有利于鐵尾礦砂抗剪強度的提高，但在實際的生產中，容重增大可能會導致土壤孔隙減小，水分入滲困難，土壤含水率降低，持水能力下降等，將不利于植被的生長。因此，針對鐵尾礦砂在不同容重下抗剪強度表現的差異性，還需要進一步設置不同容重梯度從不同容重下孔隙的微觀結構和連通性差異去驗證，在提高鐵尾礦砂抗剪強度的同時，又要保證鐵尾礦砂通氣、保水，適宜植被生長，也為鐵尾礦砂高效利用提供了方向。

3.3 PAM分子量對重構鐵尾礦砂抗剪強度的影響

PAM可以起到增加土壤中大團聚體數量，增強團聚體穩定性的作用[21-24]，單施PAM即可以起到增強土壤抗剪強度的作用[25]，同時可以增強植物根系的抗剪、抗拉特性，根土復合體更有益于土體結構穩定[26-27]。本團隊在研究PAM對鐵尾礦砂水分運移的影響中發現，PAM的加入可以提高鐵尾礦砂田間持水量，提高鐵尾礦砂的保水性及飽和含水量，但飽和導水率隨PAM質量濃度的增加呈下降趨勢，并且PAM分子量越大對鐵尾礦砂飽和導水率的抑制作用就越強[12]。試驗結果表明，PAM的加入可以有效提高鐵尾礦砂的抗剪強度，作用效果隨PAM分子量的增加而增強，這表明加入PAM后，隨著鐵尾礦砂中大團聚體數量的增加，鐵尾礦砂抵抗剪切破壞的能力增強，鐵尾礦穩定性提高。作為影響抗剪強度變化的重要力學參數黏聚力，本次研究發現，PAM分子量對S1T3，S1T1，S3T1，S這4種重構模式黏聚力產生了一定的影響，分子量為3.00×106Da時，加入PAM后4種重構模式的黏聚力降低，分子量6.00×106Da時，PAM的加入黏聚力增大。針對這一現象，后續研究中可以適當增加PAM分子量和質量濃度梯度，探究不同濃度和分子量作用下重構鐵尾礦砂黏聚力的變化規律，為后續科學實踐提供更加全面的依據。

4 結 論

(1) 同一緊實狀態下，隨著含水率的增加，純土、摻土率25%，50%，75%、純尾礦砂5種重構模式的黏聚力、內摩擦角下降；15%含水率時5種重構模式的抗剪強度均高于20%含水率；同一含水率水平下，5種重構模式的內摩擦角、黏聚力、抗剪強度隨緊實度的增加而增大。

(2) 本課題前期研究表明聚丙烯酰胺(PAM)的加入可以提高鐵尾礦砂田間持水量，增加鐵尾礦砂的保水性和飽和含水率，同時PAM分子量過高會抑制鐵尾礦砂的飽和導水率，低分子量3.00×106Da的PAM有利于生態修復。本試驗在此基礎上進一步證明PAM可以提高重構鐵尾礦砂的抗剪強度，且PAM分子量為3.00×106Da時，5種重構模式的抗剪強度增強效果比6.00×106Da PAM分子量的好。

(3) 5種重構模式中添加3.00×106Da分子量的PAM，摻土率25%的重構模式抗剪強度提高較大，水分入滲能力也較強；同時摻土率25%的模式，鐵尾礦砂利用率高，土壤摻入量少。

(4) 綜合以上結果分析，含水率15%，PAM分子量為3.00×106Da時，摻土率25%的少土重構模式對于礦區生態環境的修復、鐵尾礦邊坡穩定性的提高具有積極的作用。