發(fā)布時間：2020-05-28 22:36

【摘要】：近年來隨著我國礦產(chǎn)經(jīng)濟的發(fā)展,采礦活動日益頻繁,礦山開挖的大量礦渣及尾礦隨意堆放,除占用農(nóng)業(yè)用地、嚴(yán)重污染周邊水資源和土地資源外,還經(jīng)常導(dǎo)致各種地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。河北張家口市宣化地區(qū)礦產(chǎn)資源豐富,采礦活動歷史悠久,且私挖濫采現(xiàn)象嚴(yán)重,多年來形成了大量采礦廢渣,堆積于沖溝及岸坡坡面上,這些礦渣大多較為松散,力學(xué)強度低,遇短時強降雨易誘發(fā)碎屑流災(zāi)害,對下游人民生命財產(chǎn)構(gòu)成重大威脅。論文在搜集查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上,結(jié)合野外調(diào)查和遙感影像解譯,系統(tǒng)總結(jié)了宣化地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境,分析了降雨、地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造等因素對礦渣碎屑流災(zāi)害發(fā)生的影響,查明了宣化地區(qū)采礦廢渣的分布和堆積特征。結(jié)合典型采礦廢渣的試驗,研究了礦渣的物理力學(xué)特性及礦物學(xué)特性,分析了二者與臨界含水率的關(guān)系。基于上述研究,分析了礦渣堆積體啟動的影響因素,探討了礦渣堆積體的誘發(fā)機制及碎屑流啟動模式。采用PFC軟件模擬分析礦渣在不同含水率的下滑狀態(tài),并對其下滑速度進(jìn)行監(jiān)測,與礦渣堆積體的啟動機制相互驗證,以期為宣化地區(qū)礦渣碎屑流災(zāi)害預(yù)警提供科學(xué)依據(jù)。論文主要獲得以下認(rèn)識:(1)宣化地區(qū)礦渣堆積體數(shù)量多,遍布全區(qū),面積約占全區(qū)總面積的6.5%。該區(qū)采礦廢渣主要堆積在溝谷河道及岸坡,表現(xiàn)為礦渣堆積體和尾礦庫兩種形式。(2)礦渣礦物學(xué)及物理力學(xué)特性的試驗結(jié)果表明:礦渣的強度受礦渣土的顆粒級配、滲透率等因素的影響,與礦渣中粘土礦物的種類、含量等有密切聯(lián)系。(3)厘定了礦渣碎屑流啟動臨界含水率。通過不同干密度同一含水率以及不同含水率同一干密度下的抗剪強度試驗,得出礦渣粘聚力、內(nèi)摩擦角與含水率的相關(guān)性,確定礦渣啟動下滑的臨界含水率。(4)提出了礦渣碎屑流啟動機制及成災(zāi)模式。松散的礦渣遇短時強降雨,地表水動力較強,礦渣礫質(zhì)砂土雨水入滲快,土體重度增加,但礦渣中粘土礦物的膨脹性,阻滯礦渣排水,導(dǎo)致含水率快速增加,抗剪強度驟降,一旦強度喪失或坡面下滑力超過抗剪強度,堆積體啟動下滑形成坡面碎屑流。碎屑流下滑過程中沿途鏟刮坡積物及次生黃土,增加了物源量及細(xì)顆粒物質(zhì),進(jìn)而誘發(fā)泥石流。利用PFC軟件模擬分析礦渣堆積體的啟動過程和下滑速度,驗證了礦渣的啟動模式。
【圖文】：

圖 1-1 我國礦渣型泥石流分布圖（據(jù)徐友寧等，2010）圖 1-2 我國礦渣型泥石流發(fā)生次數(shù)隨時間變化（據(jù)徐友寧等，2010）宣化地區(qū)礦產(chǎn)資源豐富，區(qū)內(nèi)“龍煙鐵礦”歷史悠久，1918 年修通宣煙鐵路支線，，先開宣化煙筒山礦，1943 年修通宣龐鐵路支線，鐵礦開始大規(guī)模開采。新中國成立后，1949 年到 1951 年、1958 年到 1962 年曾兩度大規(guī)模開采。當(dāng)?shù)?

圖 1-2 我國礦渣型泥石流發(fā)生次數(shù)隨時間變化（據(jù)徐友寧等，2010）宣化地區(qū)礦產(chǎn)資源豐富，區(qū)內(nèi)“龍煙鐵礦”歷史悠久，1918 年修通宣煙鐵路支線，先開宣化煙筒山礦，1943 年修通宣龐鐵路支線，鐵礦開始大規(guī)模開采。新中國成立后，1949 年到 1951 年、1958 年到 1962 年曾兩度大規(guī)模開采。當(dāng)?shù)夭傻V活動日益增加，但大多為不合理的無序開采，導(dǎo)致環(huán)境污染、尾礦處理不當(dāng)?shù)纫幌盗袉栴}。多年來的采礦活動產(chǎn)生了大量的礦渣堆積體、尾礦壩以及采
【學(xué)位授予單位】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X751

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本文編號：2685930