礦渣和天然土的模擬降雨入滲特性研究.pdf

1、河北省太行山區(qū)蘊藏著多種礦產(chǎn)資源，有金礦、煤礦、鐵礦、石灰?guī)r礦等。在礦山開采帶來巨大經(jīng)濟效益的同時，也產(chǎn)生大量的廢渣。由于礦渣堆放不規(guī)則及其與強降雨等的疊加作用，礦渣堆放區(qū)經(jīng)常會發(fā)生滑坡、泥石流等礦山環(huán)境問題。降雨是誘發(fā)礦山地質(zhì)災(zāi)害的主導(dǎo)因素，如果對雨水進行收集利用，可減少或控制雨水徑流，不僅可以防止災(zāi)害發(fā)生，還可解決山區(qū)用水問題。因此，本文以河北保定滿城灰石礦的礦渣為主要研究對象，采用室內(nèi)試驗和野外調(diào)查相結(jié)合的方法，探求不同類型及粒級

2、組成的礦渣的降雨入滲特性，進而解決礦區(qū)用水及降雨災(zāi)害問題，促進礦山生態(tài)環(huán)境良好發(fā)展。研究結(jié)果表明:
　　(1)石灰石礦礦粉型礦渣顆粒以粒徑2mm-7mm的礦渣為主，占37.23％，該型礦渣堆以細(xì)料為主。礦渣的自然狀態(tài)休止角在30到45度之間，隨含水量的增大，其休止角逐漸增大。當(dāng)降雨使礦渣含水率大于16％時，樣品礦渣開始由固態(tài)變?yōu)榱黧w，造成渣堆的不穩(wěn)定。
　　(2)隨著粒徑的增大，礦渣容水度由19.18％增大到35.28％。天

3、然土中，黏土及粉質(zhì)黏土的容水度較大為22.15％和18.85％，從粉土到碎石土的容水度則隨粒徑的增大從11.86％增加到14.37％。與礦渣相比，天然土的容水度較小，不考慮滲透速率的影響時，當(dāng)雨量超過土層容水度，則易形成徑流。與天然土相比，礦渣的給水度較大，變化在9％到35％之間，容易將水向下運移。天然土的持水度較大，在1.37％到20.15％之間，容易保存水分，適宜植物生長，因此，可將礦渣和天然土進行配比做基質(zhì)用于植被恢復(fù)，這樣既利用

4、了礦渣，也有利于礦山生態(tài)環(huán)境。
　　(3)各粒徑礦渣的滲透系數(shù)變化于1.2 m/d-126.7m/d之間。礦粉型原狀渣堆的滲透系數(shù)為100.4m/d，當(dāng)降雨強度大于100.4m/d時，該灰石礦粉渣堆則會產(chǎn)生徑流;天然土中，粘土的滲透系數(shù)僅為0.001m/d，碎石土的滲透系數(shù)較大，為22m/d，比礦渣的滲透系數(shù)明顯減小，這與顆粒大小密切相關(guān)。相同降雨強度下，只有天然土覆蓋的礦山邊坡區(qū)域則容易形成降雨徑流。
　　(4)各粒徑的礦

5、渣入滲系數(shù)在0.53到0.96之間，天然土的入滲系數(shù)在0.28到0.77之間，與礦渣相比較小。土體的入滲系數(shù)越大，降雨進入土體就越容易，其含水量就越大，但在休止角試驗中結(jié)果表明，當(dāng)土體的含水量足夠大時，就會破壞土體的穩(wěn)定性。
　　(5)礦渣的入滲系數(shù)和滲透系數(shù)均呈正相關(guān)關(guān)系，構(gòu)建出入滲系數(shù)與滲透系數(shù)的回歸方程為:y=0.0594ln(x)+0.6357，天然土的入滲系數(shù)與滲透系數(shù)關(guān)系方程為y=0.0352ln(x)+0.6455。