堿渣回填提高地下鹽腔穩(wěn)定性的理論及應(yīng)用研究.pdf

1、在我國,大約90％以上的鹽巖資源采用鉆井水溶采礦方法進行開采,目前已經(jīng)形成了大量廢棄的地下鹽腔,這些廢棄鹽腔如果不進行妥善處置,容易誘發(fā)多種地質(zhì)災(zāi)害,主要表現(xiàn)為形成大面積地表沉陷和鹵水出冒污染地下水。同時,我國制堿工業(yè)產(chǎn)生的堿渣,長期以來采取地面堆放的處理方式,占用土地資源,破壞周圍的生態(tài)環(huán)境。將堿渣回填到地下鹽腔,把鹽腔內(nèi)的鹵水置換出來,既能有效規(guī)避廢棄鹽腔造成的地質(zhì)隱患,又能減小堿渣地面堆放對環(huán)境的污染破壞。本文以江蘇礦區(qū)堿渣回填地

2、下鹽腔工程為依托,針對堿渣-鹵水混合漿體的特性,系統(tǒng)展開了沉降和力學(xué)試驗研究,根據(jù)堿渣-鹵水混合漿體沉降后形成沉積層的變形規(guī)律,建立了考慮地下鹽腔內(nèi)堿渣沉積層強度變化的數(shù)值模型,結(jié)合數(shù)值模擬的手段對堿渣回填提高地下鹽腔的穩(wěn)定性進行了研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴模擬地下鹽腔的溫度條件和鹵水環(huán)境,進行了不同初始濃度的堿渣-鹵水混合漿體沉降試驗,研究了堿渣漿體的沉降以及擴散特性。對比了不同初始濃度下的堿渣漿體沉降過程和沉降類型的區(qū)

3、別,研究了初始濃度對堿渣漿體沉降以及擴散特性的影響。⑵分析了堿渣-鹵水混合漿體沉降后形成沉積層的結(jié)構(gòu)特征。對堿渣沉積層進行了低壓和高壓固結(jié)試驗,研究了堿渣沉積層的變形規(guī)律,得到了松散淤泥質(zhì)堿渣沉積層在0.1kPa-3.2MPa壓力范圍內(nèi)的固結(jié)曲線,對地下鹽腔內(nèi)回填堿渣的物理參數(shù)進行了初步預(yù)測。⑶利用粉煤灰對堿渣沉積層的強度特性進行了改良。對摻入粉煤灰的復(fù)合堿渣沉積層進行了組成、力學(xué)和細觀試驗,研究了復(fù)合堿渣沉積層的力學(xué)強度特性,分析了粉

4、煤灰提高堿渣沉積層強度特性的機理。⑷分析了地下鹽腔體積收縮變形的規(guī)律,研究了堿渣回填提高地下鹽腔短期穩(wěn)定性和長期穩(wěn)定性的機理,揭示了堿渣回填抑制地下鹽腔體積收縮的主要影響因素。⑸考慮地下鹽腔的體積收縮,基于固結(jié)試驗的結(jié)果,建立了表征地下鹽腔內(nèi)回填堿渣強度特征的數(shù)值模型。對比分析了地下鹵水溶腔和堿渣回填腔的長期蠕變結(jié)果,研究了堿渣回填對地下鹽腔穩(wěn)定性的影響。⑹以江蘇礦區(qū)堿渣回填地下鹽腔為工程背景,進行了地下連通腔群穩(wěn)定性的數(shù)值模擬分析,預(yù)