拜耳法赤泥的蠕变特性研究

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1、拜耳法赤泥的蠕变特性研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：韩朦朦指导教师：刘东燕教授专业：土木工程学科门类：工学重庆大学土木工程学院二O一五年六月StudyoncreepcharacteristicsofredmudfromBayerprocessAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByHanMengmengSupervisedbyProf.LiuDo

2、ngyanSpecialty:CivilEngineeringCollegeofCivilEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaJune,2015中文摘要摘要我国是全球最大的铝消费国，每年需消耗铝约1400万吨，约占全球消费比重39.4%。氧化铝生产过程将产生大量的矿物残渣，通常称为赤泥。目前，内陆地区处理赤泥的方法主要采取筑坝堆存。大量的工程实践和研究证明，堆存材料的蠕变特性会对尾矿库的安全稳定性产生显著的影响。因此，深入研究赤泥的蠕变特性对赤泥尾矿库的安全稳定性有着重要意

3、义。本文以贵州某铝厂尾矿库堆存工程为依托，通过室内试验、理论分析、数值模拟等研究方法，系统地研究拜耳法赤泥的蠕变特性及其对尾矿库的影响。具体的研究内容如下：①通过基本土工试验和微观试验对拜耳法赤泥进行研究，得到拜耳法赤泥的基本物理力学性质和主要矿物组成成分。通过三轴固结排水试验得到拜耳法赤泥的粘聚力c，内摩擦角φ。②采用分级加载的方式，通过拜耳法赤泥的三轴蠕变试验，研究分析拜耳法赤泥在不同围压，不同应力水平下的蠕变变形，得到拜耳法赤泥的应力-应变-时间之间的关系。③为建立拜耳法赤泥的应力-应变-时间之间的关系式，以经验模型Singh

4、-Mitchell模型为基础，将该模型得到的拟合结果与拜耳法赤泥蠕变试验结果进行对比分析，得到适合拜耳法赤泥的经验模型。以元件模型中的Burgers模型以及H-K模型为基础，将该模型得到的拟合结果与拜耳法赤泥蠕变试验结果进行对比分析，得到Burgers模型更加能够描述拜耳法赤泥蠕变特性。将得到的Singh-Mitchell蠕变模型与Burgers蠕变模型进行对比分析，得出Burgers蠕变模型对试验数据的拟合程度更高，更优于Singh-Mitchell蠕变模型。3D④分别应用有限元软件FLAC中的Mohr-Coulomb本构模型和C

5、visc模型模拟计算，对贵州某铝厂尾矿库堆存受力位移情况进行详细分析。将两种工况下尾矿库的受力情况以及位移变化情况进行对比分析。分析结果充分表明，对拜耳法赤泥尾矿库而言，考虑拜耳法赤泥的蠕变特性是有必要的，对于保证尾矿库安全稳定性具有重要意义。关键词：拜耳法赤泥，尾矿库，蠕变，稳定性，数值模拟I英文摘要ABSTRACTChinaistheworld'slargestconsumerofaluminumandconsumesannuallyabout14000000tonsofaluminum,accountingforabout39

6、.4%ofglobalconsumption.Thealuminaproductionprocesswillproducealargeamountofmineralresidue,commonlyknownasredmud.Atpresent,themethodofprocessingredmudininlandareasmainlytakedamstorage.Alargenumberofengineeringpracticeandresearchshowsthatthecreepcharacteristicsofstockpil

7、ingmaterialswillhaveasignificantimpactonsecurityandstabilityofthetailings.Therefore,In-depthstudyoncreeppropertiesofredmudplaysanimportantroleinsafetyandstabilitystudy.ThispapertakesGuizhouplanttailingsstorageproject,systematicallystudiesthecreepcharacteristicsofredmud

8、fromBayerprocessanditsinfluenceontailingsbyusingthemethodoflaboratorytest,theoreticalanalysis,numericalsimulation.The