浸矿时间对某稀土矿区边坡稳定性的影响研究

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稀土矿山目前普遍采用原地浸矿的开采工艺,随浸矿时间增长,边坡稳定性逐渐降低,但是对于离子型稀土矿边坡稳定性随浸矿时间的变化规律的研究并不深入。本文以定南县某离子型稀土矿区边坡为研究对象,在矿山现场取土后,进行室内模拟柱浸试验,对浸矿不同时间后的稀土矿样进行物理力学参数的测定,研究浸矿时间对物理力学性质的影响,进而分析浸矿时间对稀土矿山边坡稳定性的影响;在室内试验的基础上,结合当前边坡稳定性分析的几种主流方法,选取矿区的V号矿体为研究对象,对不同浸矿时间后的稀土矿边坡进行了安全系数的计算,并对不同的边坡稳定性分析方法在稀土矿边坡稳定性分析中的适用性进行了探讨;使用数值模拟软件FLAC3D对定南县某离子型稀土矿的边坡稳定性进行数值模拟分析,得出边坡的应变场、塑性区随浸矿时间的变化情况,进而分析浸矿时间对边坡稳定性的影响,得到主要结论如下:(1)随浸矿时间增长,矿样物理力学参数变化明显,在浸矿的前50h,各项指标变化速率较大;至浸矿8d时,含水率增大约18%、密度由浸矿前的1.7g/cm3增大到2.1g/cm3、孔隙率减小约0.04,土样的不均匀系数Cu由4.18减小到3.97,曲率系数CC由浸矿前的0.48增大到0.54,颗粒级配变差,内聚力降低约60%,内摩擦角增大约8°,稀土边坡的稳定性随浸矿的时间增长不断降低。(2)根据地质资料对边坡几何模型进行简化,结合室内试验测得的不同浸矿时间后的抗剪强度参数,对不同浸矿时间后边坡的安全系数进行求解,计算结果表明,浸矿4天后,边坡的安全系数小于1.15,边坡稳定性较差,随着注液的进行,应当加强对稀土边坡的状态进行加密监测,并适当降低注液量。(3)对于稀土矿边坡安全系数的计算,一方面,简布法得出的安全系数较为保守,有较高的安全冗余,采用简布法进行预警将有利于降低边坡失稳滑坡的风险。另一方面,简布法在求解时,滑动面不须要假定为圆弧面,滑动面可以是任意形状。稀土矿边坡上部为土层,下部为岩层,软硬变化较大,滑动面并不是标准的圆弧状,因此,简布法对于稀土矿边坡稳定性分析较为适用。(4)采用FLAC3D软件对稀土边坡进行时间域的柱浸模拟,随浸矿时间增长,抗剪强度参数按照室内试验得出的矿样在不同浸矿时间后抗剪强度参数的结果进行折减,得出边坡应变场、位移场及塑性区随浸矿时间的变化情况,结果表明,随浸矿时间增长,稀土边坡从稳定状态逐渐向不稳定状态发展,浸矿4天后,滑坡带处剪应力增大明显,稀土边坡形成了贯通的塑性区,浸矿后的稀土边坡容易发生边坡失稳。
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