拜耳法赤泥的蠕变特性研究

发布时间：2017-05-31 15:09

  本文关键词：拜耳法赤泥的蠕变特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：我国是全球最大的铝消费国,每年需消耗铝约1400万吨,约占全球消费比重39.4%。氧化铝生产过程将产生大量的矿物残渣,通常称为赤泥。目前,内陆地区处理赤泥的方法主要采取筑坝堆存。大量的工程实践和研究证明,堆存材料的蠕变特性会对尾矿库的安全稳定性产生显著的影响。因此,深入研究赤泥的蠕变特性对赤泥尾矿库的安全稳定性有着重要意义。本文以贵州某铝厂尾矿库堆存工程为依托,通过室内试验、理论分析、数值模拟等研究方法,系统地研究拜耳法赤泥的蠕变特性及其对尾矿库的影响。具体的研究内容如下:①通过基本土工试验和微观试验对拜耳法赤泥进行研究,得到拜耳法赤泥的基本物理力学性质和主要矿物组成成分。通过三轴固结排水试验得到拜耳法赤泥的粘聚力c,内摩擦角φ。②采用分级加载的方式,通过拜耳法赤泥的三轴蠕变试验,研究分析拜耳法赤泥在不同围压,不同应力水平下的蠕变变形,得到拜耳法赤泥的应力-应变-时间之间的关系。③为建立拜耳法赤泥的应力-应变-时间之间的关系式,以经验模型Singh-Mitchell模型为基础,将该模型得到的拟合结果与拜耳法赤泥蠕变试验结果进行对比分析,得到适合拜耳法赤泥的经验模型。以元件模型中的Burgers模型以及H-K模型为基础,将该模型得到的拟合结果与拜耳法赤泥蠕变试验结果进行对比分析,得到Burgers模型更加能够描述拜耳法赤泥蠕变特性。将得到的Singh-Mitchell蠕变模型与Burgers蠕变模型进行对比分析,得出Burgers蠕变模型对试验数据的拟合程度更高,更优于Singh-Mitchell蠕变模型。④分别应用有限元软件FLAC3D中的Mohr-Coulomb本构模型和Cvisc模型模拟计算,对贵州某铝厂尾矿库堆存受力位移情况进行详细分析。将两种工况下尾矿库的受力情况以及位移变化情况进行对比分析。分析结果充分表明,对拜耳法赤泥尾矿库而言,考虑拜耳法赤泥的蠕变特性是有必要的,对于保证尾矿库安全稳定性具有重要意义。
【关键词】：拜耳法赤泥 尾矿库 蠕变 稳定性 数值模拟
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV649
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-18
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 国内外研究现状9-15
• 1.2.1 土蠕变试验的研究现状9-10
• 1.2.2 土蠕变本构模型的研究现状10-13
• 1.2.3 拜耳法赤泥研究现状13-15
• 1.3 本文研究工作15
• 1.4 技术路线15-18
• 2 拜耳法赤泥物理力学特性18-26
• 2.1 引言18
• 2.2 拜耳法赤泥的物理特性及矿物组成18-22
• 2.2.1 现场踏勘取样18
• 2.2.2 拜耳法赤泥的物理特性试验18-20
• 2.2.3 拜耳法赤泥的微观结构及矿物成分20-22
• 2.3 拜耳法赤泥的力学特性22-24
• 2.4 本章小结24-26
• 3 拜耳法赤泥蠕变试验26-38
• 3.1 引言26
• 3.2 蠕变试验方案设计26-28
• 3.2.1 蠕变试验仪器26-27
• 3.2.2 蠕变试验设计27-28
• 3.3 拜耳法赤泥三轴蠕变试验28-29
• 3.3.1 试样的制备和安装28
• 3.3.2 试样饱和28
• 3.3.3 试样排水固结28-29
• 3.3.4 试样加载剪切29
• 3.4 试验结果及分析29-35
• 3.5 本章小结35-38
• 4 拜耳法赤泥蠕变本构模型38-60
• 4.1 引言38
• 4.2 拜耳法赤泥经验模型与元件模型的建立38-42
• 4.2.1 经验模型的建立38-39
• 4.2.2 元件模型的建立39-42
• 4.3 拜耳法赤泥经验模型与元件模型的参数识别42-56
• 4.3.1 拜耳法赤泥经验模型的参数识别42-47
• 4.3.2 拜耳法赤泥元件模型的参数识别47-56
• 4.4 拜耳法赤泥经验模型与元件模型对比分析56-58
• 4.5 本章小结58-60
• 5 考虑蠕变特性赤泥堆场扩容的数值模拟60-72
• 5.1 引言60
• 5.2 工程概况60
• 5.3 蠕变对赤泥堆场扩容的影响60-67
• 5.3.1 计算模型60-61
• 5.3.2 数值计算参数61
• 5.3.3 数值模拟计算分析61-67
• 5.4 两种不同工况的对比分析67-69
• 5.5 本章小结69-72
• 6 结论与展望72-74
• 6.1 结论72-73
• 6.2 展望73-74
• 致谢74-76
• 参考文献76-80
• 附录 A.作者在攻读硕士学位期间参加的科研项目80

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