生石灰与微生物共同固化过湿性铝尾黏土试验研究

因土体孔隙小,目前微生物矿化技术(MICP)在铝尾黏土固化中鲜有应用。基于尾矿库复垦需求,采用生石灰与微生物共同固化技术(生化固化技术)对过湿性铝尾黏土进行处理并与石灰固化技术处理进行对比,通过SEM扫描、压汞试验、剪切试验和压缩性试验揭示其生成物元素组成、土体微观结构和强度变化规律。试验结果表明:生石灰与土中水发生水化反应,形成大量较大直径孔隙,为微生物生存提供空间;生石灰与铝尾黏土中水反应生成Ca(OH)2导致土体pH值和温度升高,试验生石灰掺入量导致的土体温度上升处于试验菌种耐受范围内,同时该菌种具有较好耐碱性,能够利用生石灰水解产生的Ca^2+进行矿化作用,但过高碱性会影响其代谢,故应控制生石灰掺量;石灰固化技术处理铝尾黏土能够提升土的抗剪强度,降低压缩系数;生化固化技术处理铝尾黏土能有效填充土体孔隙和黏结土颗粒,处理效果优于生石灰固化技术处理,考虑生化固化效果的最优生石灰掺入量为23.33 kg/m^3。

不同固结条件下尾矿粉质黏土动力变形特性分析

利用GDS振动三轴试验系统,针对四川省某尾矿库的尾矿粉质黏土料,基于不同固结条件开展振动三轴试验,研究尾矿粉质黏土在分级循环荷载下的变形特性,基于不同固结条件对尾矿粉质黏土各动力变形特性参数的变化情况进行对比分析。结果表明:当固结围压σ_(3)和固结比Kc不断变大时,尾矿粉质黏土的各动力变形参数呈现出明显不同变化趋势,阻尼比λ会持续变小,动弹性模量E_(d)与动剪切模量G_(d)不断增大;在动应变ε_(d)不断增大的过程中,阻尼比λ会相应升高,但动弹性模量E_(d)与动剪切模量G_(d)却显著下降,动弹性模量比E_(d)/E_(dmax)逐渐减小,表明动弹性模量逐渐衰减,且衰减过程呈三段式;固结压力σ_(3)和固结比Kc的增大可以减缓动弹性模量E_(d)的衰减。采用沈珠江动本构模型对试验结果进行拟合,获得相关模型参数。

静载、振动和电渗作用下尾黏土固结的试验研究

为研究静载、振动和电渗三种因素作用下,尾黏土的固结排水效果,利用改装后的空心圆柱扭剪仪进行试验研究,得到了三种因素的顺次和联合作用下的固结排水量。结果表明:静载很小状态排水量与荷载施加顺序无关,静载较大状态顺次作用最佳施加顺序为静载-振动-电渗;振动在静载压力较小或固结早期效果较好,电渗在静载压力较大或固结后期效果较好;振动排水的影响因素主要为振幅和频率;电渗排水的影响因素主要为电压和试件导电性;联合作用下频率取接近固体固有频率,电渗取最大电压时排水效果最好;最佳频率振动与电渗具有耦合作用;相同因素水平下联合作用效果优于顺次作用。

吉林某球黏土含砂尾矿综合利用探索试验研究

对吉林某球黏土含砂尾矿开展了尾矿性质、尾矿中黏土类矿物的回收、尾矿中粗砂的综合利用探索试验研究。尾矿性质研究结果表明,含砂尾矿主要化学成分及含量为:SiO_282.95%、Al_2O_38.46%、K_2O3.33%、Na_2O1.27%;主要矿物组成为石英、长石和少量黏土类矿物,石英含量为66.9%、长石含量为29.1%、黏土类矿物含量为4.0%。采用筛分、旋流器及摇床进行了含砂尾矿中黏土类矿物的回收,获得的黏土类矿物SiO_2含量为60.28%、Al_2O_3含量为20.22%、Fe_2O_3含量为4.47%,其SiO_2含量、Al_2O_3含量达到企业标准Ⅲ级品球黏土的要求,但Fe_2O_3含量偏高。对该含砂尾矿进行湿式筛分,其+0.15mm粗粒级可以作为建筑用砂,用于建筑工程中混凝土及其制品、普通砂浆用砂,其-0.15mm细粒级含砂尾矿可以作为制备陶瓷墙地砖产品的原料。

尾矿粉质黏土物理力学参数概率分布模型及取值研究

通过收集整理大量尾矿坝资料,运用数理统计分析方法,对尾矿粉质黏土的物理力学参数进行基础性量化分析研究,基于概率分布假设检验及可靠性截断概率,建立不同矿种物理力学参数的最优概率分布模型,提出各类物理力学参数的合理取值范围,并对尾矿粉质黏土的物理力学性质进行了对比分析。结果表明:尾矿粉质黏土物理性质参数变异系数较小,稳定性较好,力学性质参数变异系数较大,离散性较强;不同矿种尾矿粉质黏土的物理力学参数大多符合正态分布或对数正态分布的最优概率模型;按68%的置信概率作为可靠性截断概率,给出了尾矿粉质黏土各物理力学参数的建议范围值,为尾矿库的可靠性设计及细粒尾矿工程特性研究提供重要参考。

莱新铁矿尾轻亚黏土的胶凝特性研究

莱新铁矿的尾砂属难固结的尾轻亚黏土,若作为充填集料,其胶凝特性是关乎充填质量的极重要因素。基于此,莱新铁矿与长沙矿山研究院有限责任公司开展合作攻关,通过对全尾砂的胶结配比试块强度分析,证实莱新铁矿选用的胶固粉,可以使尾砂胶结充填体强度达到充填采矿的强度要求。

基于动力离心试验的软基尾矿库地震响应研究

基于离心机振动台,分别针对典型软基尾黏土尾矿库及加高扩容后的尾矿库开展了动力离心模型试验,重点探究了加速度分布规律、软土及尾矿内部孔压变化规律以及"软基-库内尾矿-尾矿坝"系统的变形规律等内容。试验结果表明:软基对地震动的放大效应较为微弱,而坝体加速度沿高程逐渐放大,高层子坝加速度响应最为强烈,加高扩容后的现坝顶加速度响应可达原坝顶的2.2倍;地震作用下软土与库内尾矿内部均会产生一定的孔压增量,但未达到液化状态。地震动强度、软基及库内尾矿的固结状态对尾矿库的变形模式影响较大。当固结不充分时,在强震作用下易发生尾矿的水平滑移,进而造成坝顶及下游软土隆起。在固结较为充分且地震动强度较弱的情况下,变形模式以震陷为主。该试验成果将为此类尾矿库的动力稳定分析及抗震加固设计提供一定参考。

白雉山某铁矿尾矿料物理力学性质试验研究

针对湖北黄石市白雉山某铁矿尾矿料进行试验,根据试验结果统计分析尾粉砂、尾粉土和尾粉质黏土的主要物理力学指标。研究结果表明:该3种尾矿料颗粒级配均良好;尾粉砂、尾粉土和尾粉质黏土的密度平均值分别是粉砂、粉土和粉质黏土密度平均值的1.10~1.18倍、1.10~1.18倍和1.07~1.18倍;尾粉砂、尾粉土和尾粉质黏土的比重平均值分别是粉砂、粉土和粉质黏土比重平均值的1.20倍、1.17倍和1.14倍;尾矿料的压缩性与其颗粒组成和渗透系数存在相关性;在尾矿坝中同一种尾矿料深部尾矿料的抗剪强度指标大于浅层尾矿料的抗剪强度指标。研究成果可供尾矿坝的稳定性分析及工程实践参考。

黏土改良尾矿砂抗冲刷性能影响因素试验研究

为了分析黏土改良尾矿砂抗冲刷性能以及影响因素,开展了室内降雨边坡冲刷试验,研究边坡坡度比、黏土掺量、降雨强度、干湿循环次数对黏土改良尾矿砂边坡坡面径流总量、泥砂总冲蚀量以及单位时间内径流量和含泥量变化的影响。试验结果表明:黏土改良尾矿砂抗冲刷侵蚀性能受坡度比、降雨强度影响较大,径流总量和泥砂总冲蚀量随坡度比和降雨强度增大呈线性增长;尾矿砂中黏土掺量为30%时抗冲刷侵蚀性能较好;干湿循环1次后黏土改良尾矿砂坡面冲刷破坏较为严重,含泥量在30 min内波动变化明显,干湿循环3次时相比干湿循环1次时其泥砂总冲蚀量减小30%,干湿循环作用抑制了降雨对黏土改良尾矿砂坡面的冲刷侵蚀破坏。综合考虑黏土改良尾矿砂不同因素下的抗冲刷特性,边坡坡度比选1∶1.5,改良尾矿砂中黏土掺量取30%~40%较为合适。研究结果可为黏土改良尾矿砂的抗冲刷性能分析提供参考。