龍南離子型稀土礦體基本力學(xué)特性試驗研究.pdf

1、本文以龍南地區(qū)離子型稀土礦體為研究對象，針對原地浸礦過程中出現(xiàn)的重點問題，通過大量現(xiàn)場調(diào)研、測試和室內(nèi)試驗，對離子型稀土礦體的土水特性、孔隙分布、抗剪強度和蠕變特性進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究和探討，主要結(jié)論整理如下：
　?。?）無論是原狀礦體還是重塑礦體，土-水特征曲線都具有相同的變化趨勢，即礦體含水量隨基質(zhì)吸力的增大，經(jīng)歷穩(wěn)定不變、快速遞減和緩慢減小3個過程。通過土-水特征曲線實測數(shù)據(jù)函數(shù)擬合，得出Fredlund& Xing模型是描

2、述該類型離子型稀土礦體低吸力段的土-水特性的最佳模型。
　?。?）孔隙比0.92的原狀礦體單位質(zhì)量礦體累積孔隙總體積為0.2345cm3/g，大孔隙（r≥5μm）、中孔隙（2μm≤r≤5μm）和小孔隙（r≤2μm）體積分別占孔隙總體積的58%、15%和27%；保持原狀礦體孔隙比重塑后，小孔隙體積增加約3.0%，表明相同孔隙比的原狀礦體和重塑礦體在孔隙分布上有明顯差異。而重塑為孔隙比0.97的礦樣，小孔隙體積減少約1.0%，孔隙分布

3、基本達(dá)到原狀礦體狀態(tài)。
　?。?）離子型稀土飽和礦體的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系呈弱軟化型，稀土礦物顆粒的黏聚力對抗剪強度貢獻(xiàn)較小，礦體的抗剪強度主要由礦物顆粒之間的摩阻力承擔(dān)；隨著基質(zhì)吸力增大，非飽和礦體的吸附強度呈非線性增加，應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系由硬化型逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槿踯浕停|(zhì)吸力的內(nèi)摩擦角φb呈非線性減小，表明基質(zhì)吸力對非飽和礦體抗剪強度的貢獻(xiàn)是有限的。利用乘冪函數(shù)對基質(zhì)吸力與吸附強度的關(guān)系進(jìn)行擬合，據(jù)此提出適合龍南類型離子型稀土非飽和礦體

4、的抗剪強度公式和有效應(yīng)力表達(dá)式。
　?。?）偏應(yīng)力水平不超過50%，礦樣主要產(chǎn)生衰減蠕變變形，且以瞬時彈性變形為主，蠕變變形量很小，礦樣處于穩(wěn)定狀態(tài)；當(dāng)偏應(yīng)力水平達(dá)到70%，礦樣發(fā)生非穩(wěn)定蠕變，在經(jīng)歷減速蠕變和等速蠕變后，變形迅速發(fā)展，礦樣在短時間內(nèi)破壞。圍壓和含水率對離子型稀土礦體在加速蠕變階段的變形特征影響顯著，圍壓越小，礦樣越早出現(xiàn)加速蠕變階段，發(fā)生破壞的時間越短；含水率越大，礦樣破壞時變形量越大，強度降低越明顯。基于蠕變試