文摘

割缝管排水系统起着重要的作用在减少尾矿坝的润湿线。在过去的研究中,土工布的渗透系数是衡量分别基于一维测试,和整个系统的渗透性特征的割缝管覆盖土工布很少研究。首先,一组径向流渗透系统测试设备的开槽管覆盖土工布是在这项研究中开发。测试设备的帮助下,一个二维径向流进行测试调查割缝管的排水系统覆盖土工布阻塞前后尾矿沙,考虑不同的水头差和土工布层的数量。通过二维径向流试验,可以得出结论:(1)渗透系数的割缝管覆盖土工布阻塞之前和之后都有一个轻微的上升趋势随着水压的增加差异;(2)与土工布层数的增加,渗透系数阻塞前后先增加,然后下降,接近其最小值约为两层;(3)渗流压力下,一些粒子可能会附加或留在土工布。因此,割缝管阻塞后覆盖土工布的渗透系数显著低于之前阻塞。这项研究提供了洞察力的渗透特性的进一步研究开槽管覆盖土工布系统。

1。介绍

作为一个地方储存尾矿沙,尾矿池广泛分布于不同地区的中国和矿山生产中起着重要的作用,这主要是由筑坝形成的山谷口或牧场1]。在中国有超过8000个尾矿池,其中大部分都处于高风险状态。据统计,大约1/4的尾矿坝失效事故是由于高浸润线的位置和防渗的失败2]。因此,具有重要的工程意义进行研究的渗透特征在尾矿池排水系统。

在中国许多现有的尾矿池主要使用多层土工织物作为排水措施。一个或多个层土工布铺设在最初的大坝和发挥排水和过滤的作用3- - - - - -6]。作为一种重要的排水工程材料、土工布已被许多学者广泛的研究。胡(7]研究了土工织物的垂直渗透率特征没有加载和获得土工布的渗透系数的不确定性。王等人。8]研究长丝针刺土工布的垂直渗透系数的变化与压力和孔隙大小。近年来,随着选矿技术的提高,颗粒的尾矿沙已经变得越来越小,其中大多数是细粉,粘土颗粒组和胶体粒子群(9]。因此,尾矿沙颗粒之间的孔隙很小,和细粒度的尾矿介质的渗透性较弱,从而导致高尾矿坝浸润线和大坝排水的困难。目前,割缝管排水系统,作为一种新型的尾矿坝排水技术,已广泛应用在细粒度的尾矿坝,这可以有效地减少尾矿坝浸润线。割缝管的基本结构如图1。几个矩形槽均匀降低PE塑料管的沿着轴向方向。圆孔直径8毫米开槽。塑料管与土工布包裹或白色的钢网,因为排水系统和过滤的双重角色。

目前,许多学者进行了大量的研究开槽管的排水机制覆盖白色的钢网。金等。10,11)进行割缝管的排水机理研究覆盖白色细粒度的尾矿坝的钢网,包括计算方法及其过滤槽管的半径。彭和江12)也进行了渗流理论分析开槽管覆盖白色的钢网。基于一维室内测试设备,翟et al。13]研究了割缝管的排水性能叠加白钢网嵌在粘土中。与白色的钢网,割缝管覆盖土工布更适合超细尾矿坝(14,15]。然而,研究相对较少的渗透性特征割缝管覆盖土工布。此外,大多数以前的研究开槽管是基于一维测试,不能有效地割缝管的渗透特性。

本研究旨在研究开槽管覆盖土工布的渗透特征用于尾矿池。首先,一个二维径向流测试设备。然后,基于新的测试设备,排水系统的二维径向流测试的割缝管覆盖土工布。最后,渗透性特点,割缝管的排水系统覆盖土工布进行了分析,以及水头的影响差异和土工布的数量层渗透系数和尾矿沙。

2。径向流测试

2.1。测试设备和原理

2.1.1。测试设备

二维径向流测试设备开发的这项研究显示在图2。测试的主体设备包括一个不锈钢外桶,割缝管和溢流管。中心的底部,外桶,和割缝管,圆孔的直径20毫米。溢流管通过开槽管和圆孔底部的外桶。外桶,割缝管、溢流管由螺栓相连形成一个完全径向流系统。有七个溢出外侧的外桶,用于控制内部和外部水头之间的区别。

2.1.2。测试原理

这个测试设备可以形成一个稳定的内外水头差开槽管。由于水头差很小,水流可以被视为一个层流状态,它遵循达西定律。因此,整个设备渗透系数(16可以导出 在哪里是水的体积单位时间流出的溢流管;外桶半径;割缝管半径;土工布的高度;和水头差。

2.2。测试材料和程序

2.2.1。测试材料

在实验中使用的尾矿沙是来自第三金川选矿厂的尾矿池。由于选矿技术的提高,获得的尾矿沙的颗粒大小是非常小的,由激光粒度分析仪测量。每个粒子的尾矿沙的内容列在表中1。的不均匀系数和曲率系数金川选矿厂的尾矿沙是11.19和1.12,分别。尾矿砂的级配曲线如图3。从这个图可以发现,级配良好。根据土壤分类标准(ISO / TC) [17),尾矿沙是超细颗粒土壤自然干散货的重量2.65克/厘米³塑性极限的15.49%,24.74%的液限,渗透系数为4.12⁵cm / s。尾矿沙充分搅拌和制定的水分含量约35%,然后离开站24小时完全饱和。

400 g / m的短线针刺土工布²在这项研究中,选择广泛用于尾矿池。等效直径是0.08毫米18]。土工布厚度是0.32厘米(如图4)。根据测试需求,6的土工织物样品的宽度和长度 , , , , ,和 分别削减,在水中浸泡24小时前测试。在开发设备,80厘米软尺子贴上规模用于阅读水头的高度。

2.2.2。测试程序

二维径向流测试进行如下步骤:

步骤1。准备样品的开槽管覆盖土工布

包装密封塑料的开槽管,然后,将它安装到外桶。加水割缝管的外面和里面的外桶上半个小时。如果没有漏水,取出密封槽管,切割缝管的密封塑料包装的高度2厘米从底部10厘米的距离。将土工布包裹在密封的塑料。然后,土工布密封塑料和包装到外桶,然后再次注水测试紧张。如果没有漏水,取出割缝管,减少密封塑料包装的土工布的高度2厘米10厘米的距离从底部(如图5)。

步骤2。测试渗透系数的割缝管覆盖土工布

加水到自主研发的设备,直到有水的流出了溢出(如图6)。与此同时,记录时间和水的输出插座。通过打开不同的溢出和土工布的层数,割缝管覆盖土工布的渗透系数与不同的水头差和土工布层可以测试并由方程(1)。

步骤3。割缝管覆盖土工布堵塞

把准备白色的钢网到测试设备(如图7)。然后,添加一定的高度之间的尾矿沙白色钢丝网和割缝管,以及一定的高度清洁的水白色的钢网和桶之间。水添加到外桶96小时。

步骤4。测试渗透系数的割缝管覆盖土工布在清洗后尾矿土工布和测量粒子的大小

步骤3后,删除割缝管和正常洗土工布。清洗尾矿沙然后用激光粒度仪测量分析仪。然后,重复步骤2。割缝管覆盖土工布的渗透系数在清洗后尾矿土工布进行了研究。

3所示。测试结果

上述测试设备和测试步骤被用来研究开槽管覆盖土工布的渗透特性,分析水头的影响差异,土工布层,尾矿沙的渗透系数割缝管覆盖土工布。

3.1。渗透系数的割缝管阻塞之前覆盖土工布

步骤2后,渗透系数割缝管覆盖土工布的测试和计算方程(1),表中列出2。从这个表中,可以发现,渗透系数影响的水头差和土工布的数量层。分段,水头的影响差异和土工布的数量层进行了详细分析。

3.1.1。水头的影响不同

割缝管的渗透系数的变化与水覆盖土工布区别如图8考虑不同的层数。从图可以观察到两种现象8。第一个是割缝管覆盖土工布的渗透系数显示一定的分散在相同层数和相同的水头差的条件。这一现象的原因是,作为一种非织造土工布,短线程针刺土工布由很多的纤维层,机械或化学粘合,然后反复压实。因此,土工布的质量在不同的位置不同,导致其厚度和孔隙空间的离散分布(19,20.)(如图9和10)。当水通过土工布在不同的位置,由于毛孔和厚度的不均匀分布,水溢流管的输出在一个单位时间是不同的。因此,渗透系数有一定的离散性。第二个现象是,割缝管覆盖土工布的渗透系数随着水头差略有增加。这一现象的原因可以解释如下。随着水头差,水流速的增加,对土工布带来较大的影响。巨大的影响的作用下,槽出现在土工布的方向厚度,如图11导致土工布纤维拉伸和毛孔的增加21),。因此,渗透系数略有增加(如图8)。

3.1.2。土工布层的影响

的渗透系数割缝管在不同的土工布覆盖土工布层的数据绘制在图12分别与固定水头差异2厘米、3厘米、4厘米、5厘米,6厘米,7厘米。一般来说,土工布在厚度方向的渗透系数应该保持稳定,应该稍微土工布层的数量的影响。然而,这可以从图中找到12层土工布有一定数量的影响渗透系数的割缝管覆盖土工布。详细,割缝管覆盖土工布的渗透系数迅速下降为单层土工布改变两层土工布。然而,随着层数的不断增加,渗透系数略有增加。随着层数接近6,渗透系数增加的趋势变得稳定。这一现象的主要原因可以解释如下。

如前所述,土工布的厚度和孔隙空间分布均匀(19,20.]。当两层土工织物自由重叠在一起,两层之间的毛孔不能完全重叠。也就是说毛孔的上部和下部层不能完全匹配。当水通过两层之间的界面,一个水层两层土工布之间将会形成,如图13,它可以减缓水流。因此,当从一层土工布层的数量增加到两层,割缝管覆盖土工布的渗透系数显著降低。然而,渗透系数略有增加,增加层的数量超过两层。这种现象可以归因于透水土工布面积的增加(如图14)。土工布织物不仅具有渗透率特征在垂直方向也有一定的渗透性特征在水平方向上(22]。渗透路径是表达不仅在水平方向上,而且在垂直方向。由于开槽管有一个圆形结构,土工布的透水面积增加随着层数的增加。因此,随着层数、开槽管叠加多层土工织物的渗透系数受到两个因素的影响,例如水在界面层形成,减少了渗透系数,增加透水面积扩大渗透系数。水在界面层形成的影响更大的透水面积增加,渗透系数的死亡与土工布的层数增加。相反,渗透系数的层数增加而增加土工布。基于测试数据在这项研究中,割缝管覆盖土工布的渗透系数迅速降低,然后增加略与土工布层增加一个稳定值。更深的土工布的影响特点和机制层的渗透系数割缝管覆盖土工布在进一步的研究需要更多的效果。

3.2。渗透系数的割缝管阻塞后覆盖土工布

3.2.1之上。比较前后的渗透率系数阻塞

步骤4后,渗透系数清洗后的割缝管覆盖土工布在尾矿土工布计算,如表所示3。它可以观察到从表3的渗透系数割缝管覆盖土工布后阻塞显著低于之前阻塞。在渗流压力下,微粒的尾矿沙迁移。一些很小的粒子会通过土工布和流动。自从土工布的孔隙大小参数在试验中选择尾矿颗粒级配的不匹配,一些较大的粒子可能会附加土工布表面(如图(15日)),和其他人呆在土工布(如图15 (b))。两个因素导致蛋糕堵塞,降低渗透的土工布23]。此外,另一个发现可以从表中找到3土工布的水头差和层数都有明显的影响渗透系数的割缝管覆盖土工布阻塞后,分析了在以下小节。

3.2.2。水头的影响不同

渗透系数的割缝管覆盖土工布后阻断不同水头下绘制在图的差异16,分别。它可以在图中找到16的渗透系数割缝管覆盖土工布后阻塞的水头差的增加而增加。随着水头差,水流速的增加,需要更多的尾矿(如图17)。作用下的结果,渗透系数略有增加(如图16)。

3.2.3。土工布层的影响

的渗透系数的割缝管覆盖土工布在不同土工布层绘制在图18分别与固定水头差异2厘米、3厘米、4厘米、5厘米,6厘米,7厘米。这可以从图中找到8土工布层有一定影响渗透系数的割缝管覆盖土工布。详细,割缝管覆盖土工布的渗透系数迅速下降为单层土工布改变两层土工布。相反,当层数持续增加,渗透系数增加迅速。随着层数接近6,渗透系数达到峰值。

4所示。摘要和结论

在这项研究中,一个二维径向流测试设备开发。然后,测试设备的帮助下,一个二维径向流测试进行调查割缝管的排水系统覆盖土工布。基于测试结果,渗透系数的割缝管阻塞前后覆盖土工布进行了分析。此外,水头的影响差异和土工布层渗透系数也进行了研究。以下的结论可以得出如下:(1)割缝管覆盖土工布的渗透系数之前阻止同样的水头差条件下有一定的离散特性,有轻微的上升趋势随着水压的增加作用。此外,渗透系数略有下降的趋势,然后增加增加土工布层的数量(2)渗流压力下,一些粒子可能会附加或留在土工布。因此,割缝管阻塞后覆盖土工布的渗透系数显著低于之前阻塞(3)渗透系数的割缝管覆盖土工布后阻塞的水头差的增加而增加。与土工布层数的增加,渗透系数先增加然后减少,接近其最小值约为两层

数据可用性

所需的原始/处理数据复制这些发现也不能在这个时候作为数据共享一个正在进行的研究的一部分。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。