离柳矿区石炭系薄层灰岩渗透系数空间分布研究

基于矿井涌水量计算及水资源评价需要,首先运用注水试验代替抽水试验,求取了太原组灰岩含水层的渗透系数.根据后期同一含水层井下放水试验资料,利用VISUAL MODFLOW建立了水文地质三维非稳定流数值模型,通过分区拟合调参,获得了含水层各分区的渗透系数.通过对渗透系数及其空间分布规律的对比研究,发现渗透系数随含水层埋深增大而逐渐减小.注水试验比放水试验所得渗透系数值小,前者是后者的35.6％-50.8％.     

不同筋料对尾矿坝渗透特性影响规律研究

铺设加筋材料作为一种普遍使用的提高土体或坝体稳定性的工程措施,在提高坝 体力学强度的同时,在筋带处形成的混合体也改变了尾矿砂自身的渗透特性。采用理论 分析、渗透试验和数值模拟相结合的研究手段,探析了不同筋带密度下土工格栅与土工 织物对尾矿砂渗透系数的影响。结果表明:土工格栅与土工织物两种加筋方式均会使尾 矿砂渗透系数减小;土工织物加筋在渗流时会阻挡细粒组运移,有效避免细粒组随渗透 水流出,从而降低试件渗透系数;土工格栅则通过横肋对尾矿砂颗粒的嵌锁作用阻滞颗 粒运移,致使渗流过程中孔隙扩展变弱,最终达到降低渗透系数的作用。研究成果加深 了对加筋尾矿坝渗透规律的认识,为研究加筋尾矿坝的稳定性提供了新的思路。     

粘土衬层压实度对农村垃圾填埋场防渗性能影响研究

为了解垃圾渗滤液在不同压实度粘土衬层中的迁移扩散规律,选取了铁门岗乡土样模拟农村垃圾填埋场粘土衬层、并选取稀释的城市垃圾填埋场渗滤液模拟农村垃圾渗滤液,采用室内土柱淋滤实验模拟渗滤液在衬层中渗透过程,分析了渗滤液在通过不同压实度土柱时的渗透能力与污染物的削减情况。结果表明：(1)粘土层压实密度与渗透系数呈负指数函数增长关系,压实度达到93%后,压实度对渗透系数影响较小。(2)粘土层对CODcr,NH₃—N的吸附效果随着压实度增大而增强。其中粘土层渗透系数与CODcr,NH₃—N渗出率呈负指数函数增长关系。上述结果为农村垃圾填埋场各类压实度的粘土衬层应用分析研究提供参考。     

湿排粉煤灰似膏体充填采空区试验研究

为了确定湿排粉煤灰似膏体充填的关键技术参数,通过湿排粉煤灰物理化学试验、膏体充填配比试验及现场工业试验,研究了湿排粉煤灰的物理化学特性、膏体充填配比参数和工业试验运行参数。结果表明,湿排粉煤灰松散干密度为0.85 g/cm3,管道输送性能良好,渗透系数为8.52×10-4,脱滤水较困难,单位沉降量与压力关系曲线比较平缓,凝固后沉缩率较低,含有一定量的活性SiO2和Al2O3成分,具有一定的胶凝特性。当m(水泥)∶m(粉煤灰)=1∶8~1∶10、质量分数为62%~65%时,初凝时间180 min,28 d强度大于1 MPa,现场工业试验历时45 min,充填质量分数稳定在60%~64.5%,充填系统运行平稳,初期强度达到工业要求。湿灰作为似膏体充填骨料在华泰矿业首次得到成功应用,充填材料成本为50~57元/t。     

赤泥渗滤液对压实黏土衬垫的侵蚀机理研究

针对赤泥渗滤液生态环境污染严重这一热点问题,研究赤泥渗滤液对压实黏土衬垫的侵蚀机理.通过地球化学平衡软件(Visual MINTEQ)模拟赤泥渗滤液中各个元素的赋存形态,同时开展渗透试验、污染物离子浸出测试、剪切试验以及微观结构观测,分析化学腐蚀作用对压实黏土渗透性、抗剪强度和微观结构的影响规律及作用机理.结果表明:赤泥渗滤液中铝主要以Al(OH)4-的形态赋存;赤泥渗滤液作为渗透溶液,压实黏土的渗透系数为4.07×10-11m/s;赤泥渗滤液降低了压实黏土的抗剪强度,且主要体现在黏聚力上,对内摩擦角影响甚微;黏土与渗滤液之间的水化反应产生了一些水化产物和胶结结构,同时水的渗透压力附带土粒填充了土体原有的结构空隙,土体结构得到优化.赤泥渗滤液使压实黏土化学相容性有所提高.     

多因素影响下尾矿库坝体沉积特性的试验研究北大核心CSCD

为了研究尾矿颗粒的沉积特性,基于四川某尾矿库进行颗粒取样,并利用室内筛分试验和恒定水流理论对尾矿颗粒的沉积特性进行分析。研究结果表明:干滩面上的沉积规律宏观上表现为前粗后细的规律,并可概化为"粗化—缓慢细化—细化"的变化过程,局部位置出现粒径的突变;干滩面上不同位置均出现了临界粒径,而该粒径的出现标志着某一粒径尾矿含量的显著增多;堆积坝体的颗粒粒径整体呈上粗下细的规律,不同深度位置有夹层、互层、交错层等现象出现;尾矿颗粒的分离流速随着尾矿粒径的增大而变小,而重力与水流拖拽力呈三次线性关系;当选矿工艺一定时,尾矿颗粒在干滩面上的沉积与颗粒流速成正比,和干滩坡度、尾矿粒径成反比。     

多因素影响下尾矿库坝体沉积特性的试验研究

为了研究尾矿颗粒的沉积特性,基于四川某尾矿库进行颗粒取样,并利用室内筛分试验和恒定水流理论对尾矿颗粒的沉积特性进行分析。研究结果表明:干滩面上的沉积规律宏观上表现为前粗后细的规律,并可概化为"粗化—缓慢细化—细化"的变化过程,局部位置出现粒径的突变;干滩面上不同位置均出现了临界粒径,而该粒径的出现标志着某一粒径尾矿含量的显著增多;堆积坝体的颗粒粒径整体呈上粗下细的规律,不同深度位置有夹层、互层、交错层等现象出现;尾矿颗粒的分离流速随着尾矿粒径的增大而变小,而重力与水流拖拽力呈三次线性关系;当选矿工艺一定时,尾矿颗粒在干滩面上的沉积与颗粒流速成正比,和干滩坡度、尾矿粒径成反比。     

黏土胶结充填浆体管道输送特性试验与数值模拟研究北大核心CSCD

黏土可作为骨料用于矿山胶结充填,浆体的管道输送特性对充填工艺影响很大。利用自溜型浆体管道输送试验系统对体积分数为50%的黏土浆体进行输送试验,在充填倍线为1∶4.89的情况下,黏土浆体在管道中输送良好。对试验系统出浆口处水平管道浆体输送特性进行数值模拟。结果表明,黏土浆体在管道断面流速分布不均匀,层流边界中法向速度梯度大,流速较小时,体积分数分布不均,颗粒易在管道底部堆积,随流速增加,黏土颗粒在管道中均匀分布。黏土颗粒粒度和密度对管道输送基本没有影响,临界速度随着黏土颗粒粒度、密度增大而增大,临界流速与浆体体积分数呈抛物线曲线关系。黏土胶结充填过程中应筛除其中混杂的颗粒粒度和密度较大的杂质,黏土浆体输送速度、体积分数应尽量避开临界速度与体积分数抛物线顶部区域。     

砷在煤及燃煤产物中的迁移规律研究

选取内蒙古某矿区在采煤层2种煤样,研究矿区砷的污染迁移规律。采用砷钼蓝分光光度法测定煤样中砷质量比;对试样在不同温度下进行灼烧试验,并在不同pH值下对燃烧后产物(粉煤灰和灰渣)进行淋溶试验,同时对砷进行形态分析。结果表明:该矿区两煤样在450~1 000℃灼烧过程中,砷的释放率分别从39.52%和21.88%升高到73.77%和65.89%;随温度升高,砷的释放率有增大的趋势;粉煤灰与灰渣中砷质量比平均值分别为8.76 mg/kg和6.87mg/kg,且多以碳酸盐结合态存在;粉煤灰中砷赋存形态及其质量比由大到小为碳酸盐结合态、水溶态、残渣态、可交换态、有机结合态,灰渣中砷的赋存形态及其质量比由大到小为碳酸盐结合态、可交换态、残渣态、有机结合态、水溶态。淋溶试验表明pH值越小,粉煤灰中砷的淋出速度越快;淋溶量350 mL,pH=5与pH=7时粉煤灰中砷的淋出砷量分别占总淋出量的78.14%和76.65%,说明粉煤灰中砷更易析出。     

不同配比下破碎岩体变质量渗透试验研究

为了分析破碎岩体不同骨架-充填物配比条件下的变质量渗透特性,揭示煤矿陷落柱、断层等含破碎岩体地质构造的突水机理,利用自主研制的可考虑颗粒迁移作用的渗透试验系统开展了不同试样配比条件下的变质量渗透试验研究,得到了破碎岩样孔隙率、渗透率、质量流失率等参量随时间的变化规律。并在试验结果的基础上,结合陷落柱突水实例,分析了充填物颗粒迁移作用下的陷落柱突水演化规律。结果表明:1)颗粒迁移作用下破碎岩体的渗透性变化可分为3个阶段,即渗流缓变阶段、渗流突变阶段和渗流稳定阶段;2)试样充填物颗粒在水流冲蚀作用下不断迁移流失,孔隙率快速增大后趋于稳定,质量流失率先快速增加后逐渐减小;3)充填物含量对破碎岩体渗透性具有重要影响,随试样中充填物比例的增加,试样的最大质量流失率不断增加,孔隙率增幅也越大,初始渗透率和渗透率增幅均呈现先增大后减小的变化规律。     

塑性混凝土渗透及渗透变形试验模型与指标测定

介绍了为堤防防渗工程设计的塑性混凝土渗透系数及渗透破坏比降试验模型及其测定方法。     

冻融循环下路基改良土力学特性及破坏应变能密度研究

为了探究冻融循环条件下水泥改良路基土的力学特性变化,设计正交试验方案进行相应冻融循环条件下的三轴压缩试验,得到强度影响因素的敏感性排序,找到最佳试样配合比,并引入破坏应变能密度的概念,从能量角度对宏观力学变化规律进行了探究.结果表明:不同试验条件下,水泥改良土经历1次冻融循环作用后强度降低明显,初始黏聚力最大降低49.4％;水泥改良土强度影响因素中龄期及压实度的敏感性较强;水泥改良土在不同围压下经历1次冻融循环,破坏应变能密度分别降低41.12％、38.84％、34.73％、37.80％;分析发现破坏应变能密度和宏观强度与冻融循环次数呈负相关,与围压呈正相关.     

高速铁路路基加固效果及稳定性分析

为确定高速铁路路基的强夯加固效果及其技术参数,以某高速铁路粉土及粉质黏土路基为工程背景,采用现场试验和数值模拟相结合的方法,研究15和20 m等2种落距时,路基承载力和变形的变化及特征。结果表明:随着夯击次数的增加,路基土单次夯击下沉量逐渐减小并逐渐趋于稳定,各落距后两击下沉量能够满足设计的夯击终止条件;夯击后,表层土体含水率、干密度及比贯入阻力均有明显改善,有效加固区内加固效果明显;夯击后,3个试验测点处的路基承载力特征值均大于150 kPa,能够满足工程设计要求;夯击初期数值计算结果略小于现场试验结果,但随着夯击次数的增加,模拟结果与现场试验结果吻合良好。     

素土挤密桩处理超高填方下深厚湿陷性黄土地基的试验研究

以某民用机场工程为背景,选取该机场拟建场区85 m黄土高填方所在位置作为试验区,开展素土挤密桩处理地基的试验研究.采用桩体动力触探试验、桩问土室内土工试验及现场载荷试验对处理后的地基进行检测,分析了各小区试验前后土体孔隙比、干密度、压缩模量、动力触探击数等物理力学参数的变化规律,得到了处理后的土体变形模量、地基承载力特征值及其对应沉降量.结果表明,采用素土挤密桩处理后湿陷性黄土地基桩体密实性较好,单桩承载力特征值较低,只有70～75 kPa,而单桩复合地基承载力特征值为240 kPa,与本区黄土承载力特征值相比有较大提高.处理后的地基土层干密度、孔隙比与处理前的平均参考值相比,基本没有变化,而压缩模量增幅较大,桩间土的湿陷性消除.桩间距越小,地基土的处理效果越佳,但处理效果受桩间距影响不显著.研究表明,采用冲击沉管或振动沉管工艺施工素土挤密桩,抱管及塌孔现象严重,工效不佳.施工工艺及参数应根据工程特点合理选择,才能同时满足地基承载力及施工工效的要求.     

广吸力范围内国道G310路基黄土水力力学特性试验研究*

为探讨广吸力范围内国道G310路基黄土水力力学特性,采用WP4C仪、压力板法、滤纸法和蒸汽平衡法对其开展持水特性试验,用全自动直剪仪对具有不同初始干密度和不同吸力的试样进行强度特性试验,并结合压汞试验进行微观分析。根据上述试验数据提出快速预测抗剪强度公式。试验结果表明:随着初始干密度的增加,积聚体间孔隙体积发生收缩,积聚体内孔隙占主要作用。广吸力范围内试样的土水特征曲线随着初始干密度增大而向右上方偏移,而孔隙比随吸力的增加基本不变。抗剪强度随着初始干密度增大而增大,且随着吸力增加而增加。应力-应变曲线低吸力范围呈应变硬化现象,高吸力范围呈应变软化现象。利用Khalili & Khabbaz模型预测的抗剪强度值与实测值非常接近,因此该模型可用于预测广吸力范围内非饱和黄土的抗剪强度。     

考虑干密度影响的尾矿材料土水特征曲线模型及其应用

尾矿坝在运行过程中,堆积尾矿处于干湿交替环境,进行稳定性分析需要确定其抗剪强度和渗透系数。直接测量上述参数存在价格昂贵、耗时等缺点,而土水特征曲线是研究土的非饱和特性的重要工具。针对典型的尾矿材料,分别进行不同干密度尾矿样的脱水试验,测量不同吸力下尾矿样的含水量。在此基础上,整理得到不同干密度下尾矿样的土水特征曲线,采用Gardner模型对其进行拟合,得到考虑干密度影响的尾矿材料土水特征曲线模型。最后,将其应用于尾矿边坡的稳定性分析中,探求基质吸力对边坡稳定性的影响。研究成果可为尾矿材料的力学特性以及非饱和尾矿坝稳定性分析提供理论基础。     

人工土配比的土柱试验研究

为了减小天然土壤的堵塞程度,提高污水土地处理系统对污染物质的去除效率,向天然土壤--耕层土中加入粉煤灰、草炭、冲击砂和煤渣配制成人工土,研究不同质量配比下污染物质的去除率和污水的渗透系数.污染物质去除率、渗透系数的正交试验及最优质量配比试验结果表明,各因素的最优质量分数为粉煤灰8%、草炭10%、冲击砂10%、炉渣12%.在此条件下,污水的出水水质为NH+4-N 12.92 mg/L、TP 0.19 mg/L、CODCr 53.90 mg/L,其中NH+4-N和CODCr达到污水综合排放标准(GB 8978-1996)一级标准的限值,TP达到二级标准的限值;污染物质去除率为NH+4-N 42.30%、TP 93.20%、CODCr 70.66%,渗透系数为1.41 mm/min.以人工土为填料的污水土地处理系统的渗透速率、抗堵塞性能及污水处理能力都得到了有效提高.     

玄武岩纤维增强尾矿力学性能的试验研究

为提高尾矿坝的安全稳定性,提出纤维加筋增强尾矿力学性质的方法,采用三轴试验和扫描电镜(SEM)技术观测法,系统研究纤维加筋效果和纤维作用机制。首先,以云锡公司某选厂分级尾矿作为试验试样,甄选出玄武岩纤维作为加筋尾矿的理想材料,制备纤维加筋尾矿试样;然后,开展纤维加筋尾矿试样的三轴剪切试验,研究尾矿干密度纤维参数等对玄武岩纤维加筋尾矿力学性能的影响;最后,借助SEM,从微细观的角度分析玄武岩纤维与尾矿颗粒的界面作用特性,揭示纤维增强尾矿力学性能的作用机制。结果表明:玄武岩纤维能有效提高尾矿的抗剪强度;随干密度和围压的增大,加筋尾矿的抗剪强度增大;尾矿颗粒越粗糙,纤维作用效果越好。     

红土作为废物处置场衬垫的研究进展

在收集整理国内外相关资料的基础上,从岩土特性、渗透系数、吸附性能和化学相容性方面总结了红土作为废物处置场衬垫材料的研究现状及进展,探讨红土作为废物处置场衬垫的适用性。在岩土特性方面,红土的密度大、细粒含量高,大多属于低塑性无机粘土,其粘粒和细粒含量、密度、液限和塑性指数均满足衬垫材料的土壤特性要求。红土的孔隙发育、孔隙比大,但以小孔和微孔为主,孔隙具有较强的吸附水的能力,因此红土的渗透系数极低,大多都小于1×10^(-7) cm/s,可以作为水力屏障材料。红土对废水中的氟化物、硫酸盐、铅、镉、砷、汞等污染物有较强的吸附能力,从而降低废物处置场渗滤液中的污染物浓度;渗滤液与红土反应不会导致红土的渗透系数明显增加,表明红土与渗滤液具有化学相容性。因此,红土可作为理想的天然屏障材料。     

粉煤灰浸出液入渗土壤过程中的水岩作用研究

为明确粉煤灰浸出液对地下水环境的影响,依据饱水土柱试验,利用质量平衡模型,对比研究了灞桥电厂粉煤灰浸出液和清水入渗土壤过程中的水岩作用.研究表明,虽然粉煤灰浸出液和清水入渗土柱的渗出液水化学特征存在明显差异,但入渗水的水质对渗出液的时间变异性影响较小.矿物的溶解沉淀作用及Ca-Na离子交换等水岩作用对浸出液和清水入渗过程中的化学反应及水化学形成产生重要影响.高浓度的粉煤灰浸出液比清水溶解了土壤中更多的可溶盐,使土壤的渗透系数增大,增加了地下水污染风险.