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(dòng)力特性試驗(yàn)研究?

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

?基金項(xiàng)目：中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)（ZY20150320），地震科技星火計(jì)劃項(xiàng)目（XH14073Y）資助。

中線(xiàn)法工藝筑壩即通過(guò)旋流器將全尾礦進(jìn)行水力分級(jí)，得到底流（也稱(chēng)沉砂）和溢流兩種尾礦砂，底流部分作為筑壩材料沿軸線(xiàn)排入下游，經(jīng)過(guò)沉積、修整和壓實(shí)后形成壩體；溢流部分則排入上游庫(kù)內(nèi)沉積。從筑壩方式上來(lái)說(shuō)，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(lèi)、不同分級(jí)效果所得到的尾礦砂的粒徑級(jí)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(dòng)力變形特性有所不同。尾礦庫(kù)作為大型金屬或非金屬礦山生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)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(cái)產(chǎn)安全，一旦潰壩，除造成人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失外，還會(huì)造成嚴(yán)重環(huán)境污染。因此，研究不同工況條件下筑壩尾礦砂的動(dòng)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(jì)提供依據(jù)，還可為尾礦庫(kù)的運(yùn)營(yíng)管理提供參考。

本文以中線(xiàn)法尾礦庫(kù)筑壩材料底流尾礦砂為研究對(duì)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(duì)底流尾礦砂的重塑樣進(jìn)行共振柱試驗(yàn)，探討不同因素對(duì)底流尾礦砂的動(dòng)模量和阻尼比影響情況。

（1）儀器及試驗(yàn)概況。試驗(yàn)儀器采用美國(guó)GCTS公司生產(chǎn)的TSH-100型共振柱試驗(yàn)系統(tǒng)，儀器的扭轉(zhuǎn)激勵(lì)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(yàn)土樣為云南某中線(xiàn)法銅礦尾礦庫(kù)的底流尾礦砂，主要指標(biāo)參數(shù)見(jiàn)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(jí)配不良。

表1　底流尾礦砂的主要指標(biāo)參數(shù)

（2）試驗(yàn)方法。試驗(yàn)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(yàn)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(jìn)行共振柱試驗(yàn)，共計(jì)15個(gè)工況。

（3）結(jié)論。通過(guò)不同工況下的共振柱試驗(yàn)，研究了密實(shí)度、固結(jié)壓力、含水率這3個(gè)因素對(duì)底流尾礦砂動(dòng)模量和阻尼比的影響情況，對(duì)兩組實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析后可得如下主要結(jié)論：相同試驗(yàn)條件下，模量比（或動(dòng)模量）隨固結(jié)壓力的增大而增大，隨密實(shí)度的增大而增大，隨含水率的增大而減?。幌嗤囼?yàn)條件下，阻尼比隨固結(jié)壓力的增大而減小，隨密實(shí)度的增大而減?。挥捎诘琢魑驳V砂屬勻粒砂，滲透性好，所以在研究范圍下的含水率（3%～15%）對(duì)阻尼比的影響規(guī)律不明顯，不同含水率下阻尼比曲線(xiàn)有交叉，離散性大。