排土场级配规律及其对稳定性影响的模型试验研究.pdf

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1、第29卷第8期长江科学院院报V01．29No．82012年8月JournalofYangtzeRiverScientificResearchInstituteAug．2012DOI：10．3969／j．issn．1001—5485．2012．08．019排土场级配规律及其对稳定性影响的模型试验研究任伟，李小春，汪海滨，石露(中国科学院a．武汉岩土力学研究所Ib．岩石力学与工程国家重点实验室，武汉430071)摘要：排土场的扩容和增高衍生出了一系列地质灾害现象。级配是排土料最重要的物理性质，决定了排土料的力学强度，但排土场内部级配很难调查清楚，因此揭示堆排过程中的级配规律非常重要。设计了一

2、套进行排土场模型试验的装置，利用4组粒径分别为0．0075，0．02，0．1—0．2，0．8—1．0cm的材料，模拟排土料倾倒时的自然分选过程，并对形成的排土料分区进行筛选统计。试验结果表明：排土料模型试验体现了现场排土中出现的运动分异现象；在高度方向上，第1_3组含量随高度的降低而降低，第4组含量随高度降低而增加；在水平方向上，第1和2组越靠近排土场内部含量越低，第3组在水平方向上分布无明显规律，第4组越靠近土场内部含量越高。此外，按分区模型计算所得安全系数要明显小于水平分层的模型。研究成果可以为现场划分筛分高度提供指导，用最少的测点取得尽可能准确的级配数据，且分区模型能够更好地反应排

3、土场整体性质。关键词：排土场；模型试验；级配；分区；稳定性中图分类号：0319．56文献标志码：A文章编号：1001—5485(2012)08—0100—06高垂直压力下表现为轻微硬化型。关于排土场级配的分布规律，有下列研究工作：1研究背景黄广龙，周建等认为细颗粒主要集中在排土场上目前，全国有lO万多个矿山，形成了众多的排部；大块岩石则集中在排土场底部，中间部位各种块土场，其占地已达(1．4—2．0)X10km，且以每年度参差不等，但以中值块度居多；筛分试验表明，粒340km。的速度增长，土地价格的上涨推动着排土度组成符合Rosin-Rammler函数。谢学斌、潘长良场扩容和高度的增加¨

4、j，衍生出一系列的地质灾害等认为在边坡同一高度位置粒径相差不大，排土现象，造成了巨大的生命财产损失。场上部细颗粒含量高，粗颗粒含量少；中部细颗粒含排土场是一个特殊的工程体，排土料在排放过程量少，粗颗粒含量逐渐增多；排土场底部则几乎不含中，形成了明显的分选性，总的趋向是小块集中在上细粒岩块，粗颗粒含量也较少，排土场散体岩石块度部，大块在下部，中间部分各种块度参差不齐，这就造分布符合分形分布，其粒度组成具有良好分形结构，成了其级配在排土场各个高度上都不相同J。在统计意义上满足自相似规律。王光进、杨春和粒径级配是排土料最重要的物理性质，直接影响等进行了超高排土场的粒径分级及其边坡稳定排土料强度

5、力学特性。黄广龙等研究了矿山排土性分析研究，认为采用一坡到底的超高排土场的排场散体岩土的强度变形特I生，认为散体物料的黏聚力废过程使堆积体粒度具明显的分选性；d>60mm的C值随物料粒径的增大而降低，内摩擦角值随物料大颗粒散体随边坡高度的增加而明显减小，从粒径的增大而增大，排土场稳定性分析时其力学强度61．2％减至14．5％，坡脚处中大块状散体的粒径变参数应随排土场高度不同而分层取值；王光进等研化非常明显，其d>100mm的大颗粒岩石含量较究了粗粒含量对散体岩土颗粒破碎及强度特性，剪切多，10mm≤d~<60mm的小块状散体随边坡高度的强度试验结果表明：在粗粒含量等于24％时，低垂直增加

6、变化不大，排土场中部的小块状散体含量要多压力下的剪应力一应变曲线呈微软化或微硬化型，较于顶部和底部，其范围在33．2％一54．3％；d<高垂直压力下呈轻微软化型；在粗粒含量等于78％10mm的粉粒状散体随着边坡高度的增加而起伏性时，低垂直压力下其剪应力一应变曲线呈软化型，较地增加，从5．6％~)JnN38．6％。收稿日期：2012—05—22基金项目：国家自然科学基金(41002116)作者简介i任伟(1985一)，男，湖北武汉人，博士，主要从事排土场结构及稳定性研究工作，(电话)027—87198967(电子信箱)jamesren—wei@126．eom。长江科学院院报表2各分区级配平

7、均值Table2Averagegradationsofmaterialsinallpartitions图4排土体筛分分区编号Fig．4Numberofpartitionswhenscreeningthewastedump的可靠性，因此4层只划分为A，B层，5层只划分为A层。各分区4种粒组级配的平均值列于表2，为了更为直观地显示分区所在排土场中的位置及其级配的关系，将各分区数据标注于分区图内，见图5。观察各粒组在排土场各分区的分布，可