风化壳淋积型稀土矿边坡稳定性弱化机理研究

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我国中重稀土的主要来源是风化壳淋积型稀土矿,这类矿石主要采用原地浸出工艺回收中重稀土元素。该工艺通过注入浸取剂置换稀土矿石中的稀土阳离子,最终回收含有稀土离子的浸出液。然而,由于注液不当等因素会弱化风化型稀土矿体剪切强度,容易诱发山体滑坡等自然灾害。因此,本文以江西赣州某稀土矿为试验对象,通过正交试验,利用Geostudio软件对边坡稳定性进行分析,探明影响风化型边坡稳定性的主要敏感性因素;借助膨胀试验、热重试验和直剪试验揭示风化型稀土矿边坡失稳敏感性因素弱化机理;最后提出风化型稀土矿边坡加固支护方案。主要研究成果如下:(1)通过对非饱和与饱和状态下风化壳稀土矿边坡稳定性安全系数进行模拟计算,发现非降雨条件下影响风化壳稀土矿边坡稳定性的最主要的外在因素为注液强度,最主要的内在因素为矿体的内摩擦角。也由全风化层内摩擦角>注液强度>半风化层内摩擦角>全风化层饱和含水率>半风化层饱和含水率>全风化层容重>注液时间>全风化层粘聚力>半风化层容重>半风化层粘聚力为全风化层内摩擦角>半风化层内摩擦角>注液强度>半风化层容重>全风化层粘聚力>半风化层渗透系数>半风化层粘聚力>全风化层容重>全风化层渗透系数>注液时间。(2)膨胀试验和热重试验结果表明:矿石颗粒粒径越大,溶液p H越小,浓度越大,矿石的膨胀现象越不明显;膨胀率越高的矿样包含的自由水和弱结合水的质量越高;内摩擦角最大影响因素为颗粒级配,其它因素影响均不超过5%;粘聚力最大影响因素是含水率,其余各因素影响均在10%左右。(3)抗滑桩可以增加风化壳淋积型稀土矿边坡抗滑力,从而提高边坡稳定性。研究结果表明:桩位选在矿山边坡时效果最佳,桩长、桩的抗剪强度增加均会提高风化壳淋积型稀土矿边坡的稳定性安全系数;桩间距和桩安全系数增大会削弱边坡稳定性。根据正交试验结果确定抗滑桩支护最优参数位桩间距3m,桩抗剪强度200kpa和桩安全系数1.5。
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