考慮物理和化學(xué)淤堵的尾礦壩滲流試驗(yàn)研究及數(shù)值分析.pdf

1、尾礦壩是由尾礦堆積碾壓而成的壩體，主要用于堆存金屬和非金屬礦山進(jìn)行礦石選別后排出的尾礦或工業(yè)廢渣。一般情況下，壩體高度可達(dá)幾十米甚至上百米。如此龐大的巖土體一旦潰壩會(huì)引起滑坡泥石流等重大災(zāi)害，引起重大人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失和環(huán)境污染。
　　據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，導(dǎo)致尾礦庫潰壩事故的直接原因中，滲流破壞占比例較大。在尾礦廢水流經(jīng)尾礦壩體的過程中，由于顆粒級(jí)配和大量化學(xué)物質(zhì)的存在，常會(huì)發(fā)生淤堵現(xiàn)象，導(dǎo)致尾礦壩滲透性能逐年下降，這嚴(yán)重威脅著尾礦壩安

2、全穩(wěn)定。因此，對(duì)尾礦壩的淤堵現(xiàn)象進(jìn)行研究，找出其與尾礦壩滲透性能之間的關(guān)系是解決這一問題的關(guān)鍵。
　　本文以位于陜西省華縣金堆鎮(zhèn)大栗西村上游的栗西尾礦壩為例，通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)研，室內(nèi)砂柱試驗(yàn)及數(shù)值模擬分析探討了淤堵現(xiàn)象對(duì)尾礦壩滲流規(guī)律的影響。本文的主要工作及結(jié)論有以下幾點(diǎn)：
　　(1)進(jìn)行栗西尾礦壩現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)研，分析其尾礦砂粒徑組成及其滲濾液離子含量。分析結(jié)果表明，栗西尾礦壩砂礫粒徑范圍為0.63～0.08mm，其中0.63～

3、0.315mm和0.315～0.16mm的砂礫粒徑分別占38.82％和37.68％。這種粒徑大小的不均一性是壩體發(fā)生物理淤堵的主要原因。對(duì)不同地點(diǎn)水樣離子含量的測(cè)量分析結(jié)果表明，F(xiàn)e2+含量為0.13～0.49mg/l，含量最高。Fe2+等離子可發(fā)生氧化還原反應(yīng)形成沉淀，加速了尾礦壩發(fā)生化學(xué)淤堵的可能性。
　　(2)基于實(shí)地調(diào)研，以0.16mm和0.315mm大小的粒徑砂礫，用1:1的比例均勻混合進(jìn)行不同水力梯度下物理淤堵室內(nèi)砂柱

4、試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果說明以這兩種粒徑砂礫混合確實(shí)發(fā)生了物理淤堵現(xiàn)象，滲透系數(shù)隨時(shí)間減小，并經(jīng)過快速下降、緩慢下降和最后逐漸到達(dá)穩(wěn)定三個(gè)階段。且不同水力梯度對(duì)淤堵范圍及淤堵深度影響不同。
　　(3)本文根據(jù)栗西尾礦壩不同地點(diǎn)水樣離子濃度分析，進(jìn)行了三種不同亞鐵離子濃度溶液的化學(xué)淤堵室內(nèi)砂柱試驗(yàn)。三種工況下均發(fā)生了不問程度的化學(xué)淤堵，滲透系數(shù)經(jīng)歷下降和逐漸平穩(wěn)兩個(gè)階段。
　　(4)本文以栗西尾礦壩為工程實(shí)例，在考慮化學(xué)淤堵作用的情況下