尾矿水力开采的蓄水特性

文摘   2024-12-23 09:01   安徽  
摘要:由于经济、环境和社会原因,重新处理旧的尾矿储存设施(TSF)在过去十年中变得越来越普遍。通过管道排放的尾矿会发生分选和分层,形成难以开挖的沉积物,因为暴露面的岩土行为高度不稳定。需要进行原位和实验室测试,以了解陡峭的临时尾矿边坡可能的行为,并通过工程分析确保其稳定性。本文描述了对旧TSF蓄水池的详细岩土特征化,包括原位和实验室测试,如声波钻探、SCPTu声波探测、地球物理现场测试以及固结、单调三轴和循环三轴实验室测试。调查了两个不同的区域:靠近坝体的尾矿,预计为较粗的材料,以及蓄水池中心的尾矿,用于较细材料的特征化。我们重点关注尾矿的临界状态行为和状态参数的估计,这是校准分析中使用的数值模型所必需的。

1. 引言 (Introduction)

- 背景:文章讨论了重新处理旧尾矿储存设施(TSFs)的必要性,这是由于经济、环境和社会原因。尾矿的沉积和层理结构使得其难以开挖,因此需要进行详细的地质技术特性分析。

- 目的:文章旨在描述对一个旧尾矿库进行的详细地质技术特性分析,包括现场和实验室测试,以支持这些尾矿在开发过程中的稳定性分析。

2. 现场调查 (Site Investigation)

- 调查区域:研究了两个区域,Zone 1(靠近主坝)和Zone 2(距离坝顶约1公里),以识别不同类型的尾矿和可能的层状结构。

- 测试:进行了包括声波钻探、SCPTu测试、地球物理场测试和实验室测试(如压缩、单轴和三轴试验)。

3. 现场测试 (In-situ Tests)

- CPT结果:分析了Zone 1和Zone 2的尖端阻力、套管摩擦和动态孔隙水压力。

- 状态参数:基于临界状态框架,通过CPT结果评估了液化敏感性。

- 未排水剪切强度:从CPT数据估算了未排水剪切强度比。

- 剪切波速度:通过SCPTu测试确定了剪切波速度,用于计算土壤刚度。

- 电阻率测试 (ERT):用于研究土壤结构和饱和度。

4. 实验室测试 (Laboratory tests)

- 基本测试:使用MOSTAP取样器获取样本,并进行了粒度分布测试和土壤分类测试。

- 压缩性:进行了单轴压缩试验,以评估压缩和膨胀指数。

- 单轴三轴试验:对不同干密度的样本进行了单轴三轴试验,以确定临界状态摩擦角。

- 循环三轴试验:对重塑样本进行了循环三轴试验,以评估抗液化性能。

5. 设计与预期性能 (Design & expected performance of cuts and slopes)

- 设计考虑:基于地震区域的地震设计,确定了最大坡度角度和高度。

- 施工经验:讨论了施工过程中的一些经验,包括挖掘对水位的影响。

6. 结论 (Conclusions)

- 总结:文章总结了对旧尾矿库进行的表征计划,以支持这些尾矿在开发过程中的稳定性分析。

- 发现:Zone 1的尾矿比Zone 2的尾矿更粗、更强,但所有尾矿都相对松散。

- ERT和MOSTAP取样器:ERT被证明是检测接近全饱和的层状尾矿的有用工具,MOSTAP取样器用于获取高质量样本。

- 三轴试验:确定了两个区域尾矿的强度特性,Zone 2的尾矿比Zone 1的尾矿具有更高的循环剪切抗液化性能。

参考文献

Morales, C., & Sfriso, A. (2024). Impoundment characterisation for hydraulic mining of tailings. Proceedings of the 7th International Conference on Geotechnical and Geophysical Site Characterization, Barcelona.

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