【摘要】：近年來(lái)隨著我國(guó)礦產(chǎn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,采礦活動(dòng)日益頻繁,礦山開(kāi)挖的大量礦渣及尾礦隨意堆放,除占用農(nóng)業(yè)用地、嚴(yán)重污染周邊水資源和土地資源外,還經(jīng)常導(dǎo)致各種地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。河北張家口市宣化地區(qū)礦產(chǎn)資源豐富,采礦活動(dòng)歷史悠久,且私挖濫采現(xiàn)象嚴(yán)重,多年來(lái)形成了大量采礦廢渣,堆積于沖溝及岸坡坡面上,這些礦渣大多較為松散,力學(xué)強(qiáng)度低,遇短時(shí)強(qiáng)降雨易誘發(fā)碎屑流災(zāi)害,對(duì)下游人民生命財(cái)產(chǎn)構(gòu)成重大威脅。論文在搜集查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上,結(jié)合野外調(diào)查和遙感影像解譯,系統(tǒng)總結(jié)了宣化地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境,分析了降雨、地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造等因素對(duì)礦渣碎屑流災(zāi)害發(fā)生的影響,查明了宣化地區(qū)采礦廢渣的分布和堆積特征。結(jié)合典型采礦廢渣的試驗(yàn),研究了礦渣的物理力學(xué)特性及礦物學(xué)特性,分析了二者與臨界含水率的關(guān)系�；谏鲜鲅芯�,分析了礦渣堆積體啟動(dòng)的影響因素,探討了礦渣堆積體的誘發(fā)機(jī)制及碎屑流啟動(dòng)模式。采用PFC軟件模擬分析礦渣在不同含水率的下滑狀態(tài),并對(duì)其下滑速度進(jìn)行監(jiān)測(cè),與礦渣堆積體的啟動(dòng)機(jī)制相互驗(yàn)證,以期為宣化地區(qū)礦渣碎屑流災(zāi)害預(yù)警提供科學(xué)依據(jù)。論文主要獲得以下認(rèn)識(shí):(1)宣化地區(qū)礦渣堆積體數(shù)量多,遍布全區(qū),面積約占全區(qū)總面積的6.5%。該區(qū)采礦廢渣主要堆積在溝谷河道及岸坡,表現(xiàn)為礦渣堆積體和尾礦庫(kù)兩種形式。(2)礦渣礦物學(xué)及物理力學(xué)特性的試驗(yàn)結(jié)果表明:礦渣的強(qiáng)度受礦渣土的顆粒級(jí)配、滲透率等因素的影響,與礦渣中粘土礦物的種類、含量等有密切聯(lián)系。(3)厘定了礦渣碎屑流啟動(dòng)臨界含水率。通過(guò)不同干密度同一含水率以及不同含水率同一干密度下的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn),得出礦渣粘聚力、內(nèi)摩擦角與含水率的相關(guān)性,確定礦渣啟動(dòng)下滑的臨界含水率。(4)提出了礦渣碎屑流啟動(dòng)機(jī)制及成災(zāi)模式。松散的礦渣遇短時(shí)強(qiáng)降雨,地表水動(dòng)力較強(qiáng),礦渣礫質(zhì)砂土雨水入滲快,土體重度增加,但礦渣中粘土礦物的膨脹性,阻滯礦渣排水,導(dǎo)致含水率快速增加,抗剪強(qiáng)度驟降,一旦強(qiáng)度喪失或坡面下滑力超過(guò)抗剪強(qiáng)度,堆積體啟動(dòng)下滑形成坡面碎屑流。碎屑流下滑過(guò)程中沿途鏟刮坡積物及次生黃土,增加了物源量及細(xì)顆粒物質(zhì),進(jìn)而誘發(fā)泥石流。利用PFC軟件模擬分析礦渣堆積體的啟動(dòng)過(guò)程和下滑速度,驗(yàn)證了礦渣的啟動(dòng)模式。
【圖文】：

圖 1-1 我國(guó)礦渣型泥石流分布圖（據(jù)徐友寧等，2010）圖 1-2 我國(guó)礦渣型泥石流發(fā)生次數(shù)隨時(shí)間變化（據(jù)徐友寧等，2010）宣化地區(qū)礦產(chǎn)資源豐富，區(qū)內(nèi)“龍煙鐵礦”歷史悠久，1918 年修通宣煙鐵路支線，，先開(kāi)宣化煙筒山礦，1943 年修通宣龐鐵路支線，鐵礦開(kāi)始大規(guī)模開(kāi)采。新中國(guó)成立后，1949 年到 1951 年、1958 年到 1962 年曾兩度大規(guī)模開(kāi)采。當(dāng)?shù)?

圖 1-2 我國(guó)礦渣型泥石流發(fā)生次數(shù)隨時(shí)間變化（據(jù)徐友寧等，2010）宣化地區(qū)礦產(chǎn)資源豐富，區(qū)內(nèi)“龍煙鐵礦”歷史悠久，1918 年修通宣煙鐵路支線，先開(kāi)宣化煙筒山礦，1943 年修通宣龐鐵路支線，鐵礦開(kāi)始大規(guī)模開(kāi)采。新中國(guó)成立后，1949 年到 1951 年、1958 年到 1962 年曾兩度大規(guī)模開(kāi)采。當(dāng)?shù)夭傻V活動(dòng)日益增加，但大多為不合理的無(wú)序開(kāi)采，導(dǎo)致環(huán)境污染、尾礦處理不當(dāng)?shù)纫幌盗袉?wèn)題。多年來(lái)的采礦活動(dòng)產(chǎn)生了大量的礦渣堆積體、尾礦壩以及采
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X751

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本文編號(hào)：2685930