尾砂软土固结过程中的微结构变化特征.pdf

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1、第3卷第1期矿产勘查V0I．3No．12012年1月MINERALEXPL0RAT10NJanuary，2012尾砂软土固结过程中的微结构变化特征李勇(广东省有色金属地质勘查局地质勘查研究院，广州510028)摘要尾砂软土的孔隙特征及其变化规律对其压缩性和渗透性有重大的影响，尾砂软土孔隙特征随荷载的变化规律的试验研究为揭示尾砂软土排水固结过程与变形规律，建立基于孔隙压缩规律和渗流机制的排水固结模型提供有力依据。文章利用美国全自动压汞仪，对不同压力下固结的尾矿库淤泥土样的孑L隙及其尺度分布进行测试

2、，根据测试结果对土样孔隙尺度分布特征及其随固结压力的变化规律给出了定量分析。试验结果表明：淤泥土中介于0．4～2．5m范围的颗粒间及团粒内的小孔隙所占比例最大，而大于10m的大孔隙和小于30nm的超微孔隙所占比例均很小；较大的孔隙更易于被压缩而湮灭或被分裂成微小孔隙；固结压力将显著改变淤泥土的孔隙尺度及其分布特征，以致改变土体的压缩性和渗透性，在固结前期(P<200kPa)孔隙尺度较大，压缩系数和渗透系数较大并随固结压力增加而快速减小，在固结后期(P>200kPa)孔隙尺度小，压缩系数和渗透系数

3、小，且随固结压力增加的变化趋于平缓。关键词尾砂软土微细观孔隙孔隙尺度孔隙分布特征压缩性渗透性中图分类号：P642．114；P642．115；P642．12文献标识码：A文章编号：1674—7801(2012)O1一O127—08性等特征直接关联的软土渗透性所决定。本文I，5I罱以韶关地区尾矿库内较典型尾砂淤泥软土为研究尾砂软土是一种人造及自然营力相互作用产对象，通过固结试验和孑L隙分析的压汞试验，研究生的多孔介质。广东省内尾矿库区广泛分布着厚不同固结压力下软土的孔隙率以及孔隙尺度分布度几米至几十

4、米的尾砂泥土等形成的软土层，主及变化规律，将软土微孔隙特征及其变化的定量要为尾砂、粉砂质淤泥和黏土等土层。尾砂软土分析与其压缩变形和渗流固结特性等工程性质相具有含水率大、压缩性大、孔隙率高等特点，在尾联系，寻找孔隙参数的变化与所受压力之间的关矿库运营中常因软土强度低、变形大等不良性质系，揭示软土排水固结特性和变形规律与软土孔而导致地基沉陷或失稳。许多研究表明，软土的隙特征的相关机制，为建立基于孔隙压缩规律和工程性质很大程度上取决于其微结构及其变化规渗流机制的排水固结模型提供有力依据，完善软律。。

5、其中，软土的孔隙特征及其变化规律对软土排水固结加固理论，以指导工程设计和实践。土的压缩性和渗透性具有重大的影响，高孔隙率1试样及其制备是导致软土高含水率、低强度、高压缩性的直接因素；而孔隙率及其特征如孔隙的尺度及分布、连通1．1试样主要矿物成分及物理力学指标性、曲折性等是决定软土渗透性的关键因素。尾砂软土在压力作用下体积减小的工程特性即土土的矿物成分及其含量对土的工程特性有重要的压缩性，主要由外力作用下软土孔隙变化引起；影响，同时表明其相应沉积相的物质来源。试样选而排水固结特性主要由与孑L隙率、

6、孔隙尺度、连通自韶关市大宝山槽对坑尾矿库场地淤泥地层的6个[收稿日期]2011—0l一20[基金项目]广东省地勘公益类专项(编号：粤财工[2008]539)资助。[作者简介]李勇，男，1978年生，硕士，工程师，现主要从事区域水工环地质调查与评价工作。127矿产勘查地质勘查钻孔，取样深度为5．2—5．6m和7．8—8．0m。土样呈灰黑色，微臭，有机质含量较高。采用筛分法和沉降分析法将软土试样中各粒组分离，其中大于2mm的颗粒中含有少量的腐木和牡蛎类物质，对黏粒(d<0．002mm)采用x射线衍射

7、物相分析进行矿物成分鉴定。表1所列为X射线衍射分析结果，可以看出矿物成分以石英为主。占到32．9％，其次为蒙脱石、高岭石、长石等，同时0288057508640ll520I4400172802O16Ot／rain受选矿工业盐作用，易溶盐的含量较高，表明该地区淤泥类软土属于缓慢流水环境的沼泽相沉积圈1±样

8、I轴压缩曲线物。表1土样矿物成分的x射线衍射分析2试样的孔隙特征测试!望坌壁至皇至兰互至苎互至兰苎2．1孔隙特征测试方法百分含量／％26．58．319．532．910．12．60．1压汞法是测定

9、土体孔隙尺度及其分布的常用方表2所列☆为土样主要物理力学指标统计值，土法，其原理是将汞压人半径为，的圆柱状孔隙，达到65420样天然含水量达74．10％，孑L隙比2．06，平均垂直渗平衡时，作用在汞接触环截面法线方向的压力p1Tr2透系数2．8X10～crll·s～，为淤泥土层，不能用作与同一截面上张力在该面法线上的分量2~rro-cosa持力层，在上游式堆积过程中，需采用对尾砂软土进等值反向，即有pr2=一2,fi'TrOo-'CcOoSsot(k1)，行预压排水固结等方法加固处理。即P一—2