不同固结压力与级配条件下尾矿砂孔隙比特征*

李 岩，孙 威，杨 曦

(1.河北钢铁集团矿业有限公司， 河北 唐山市 063000； 2.华北理工大学 河北省矿业开发与安全技术重点实验室， 河北 唐山市 063000)

大型尾矿坝在其全寿命服役运行期内，往往存在高浸润线、坝体结构缺陷、排渗系统淤堵、渗透破坏以及排洪隧洞塌落等各类典型安全隐患。而尾矿砂渗透系数对渗透破坏有直接影响[1-3]。渗透系数主要受孔隙比大小的影响，而孔隙比受固结程度与颗粒级配2种因素双重影响。相关专家对固结压力变化情况下的孔径分维值规律进行分析，孔径分维值也随着固结压力的增大而逐渐减小，这与固结压力增加情况下孔隙比的变化规律相似[4-8]。但是，对尾矿砂原状样固结压力与颗粒级配对孔隙比的影响没有进行深入研究。通过对尾矿坝原状样固结压力与颗粒级配进行分析，确定了其对尾矿砂孔隙比的影响。

1 不同固结条件下尾矿砂孔隙比特征

对试样进行不同固结压力下固结试验，加载压力最高为400 kPa，得e-p曲线与e-lgP曲线如图1所示。观察图1可知，随着固结压力的增大，试样孔隙比逐渐减小。而e-lgP曲线近似于直线，说明尾矿砂不具备明显的结构性。

2 不同级配条件下尾矿砂孔隙比特征

以分维值表征不同试样级配情况，对同一埋深情况下的，各个试样分维值随孔隙比的变化趋势进行分析可知，在埋深为10 m和20 m时，随着分维值的增加，孔隙比逐渐减小，这主要是由于随着分维值的增大，细颗粒逐渐增加所致。由于埋深与固结压力之间呈正相关性性，故对深度和分维值影响下的孔隙比进行二元一次拟合分析，结果如下：

e=0.0033H-0.3506D+1.5885(R2=0.8144)

式中，e为孔隙比；H为埋深，m；D为分维值。

两者呈现较好的相关性，说明孔隙比受固结压力与颗粒级配的双重影响。

图1e-p曲线与e-lgP曲线

图2 孔隙比随分维值变化趋势

3 结 论

原状尾矿砂不具备结构性，其孔隙比主要受固结压力与颗粒级配的双重影响，当固结压力逐渐增大时，孔隙比逐渐减小；当尾矿砂分维值逐渐增大时，孔隙比逐渐减小。原状尾矿砂孔隙比受固结压力与颗粒级配的双重影响。