巫尚蔚等：尾矿浆沉积室内模拟试验 ·1489· 粒含量有关.当黏性颗粒浓度较低时，颗粒相互接触 连接的可能性较小，絮团产生后无法形成大范围的絮 网结构，而单独的絮团悬滞能力较强，悬浮在澄清区 域，导致沉降初期(60min以前)水-土分界面不清晰. 黏性 尾和浆 当黏性颗粒浓度较大时，颗粒相互联结，形成絮网，以 整体的形态下沉，因此沉降初期(4min)就可以形成清 晰的水-土分界面.根据试验过程中对澄清面和絮凝 结构（絮团和絮网）的观察，砂性尾矿属于混合沉积， 固液分 其中的粗颗粒发生自由沉降，细颗粒发生絮团沉降，而 黏性尾矿属于典型的絮网沉积. 表2浆体的沉积类型 砂性 Table 2 Sedimentary types of slurry 尾矿浆 沉积类型自由沉积 絮团沉积 絮网沉积 混合沉积 水-土瞬时形成， 沉降初期 很快清晰视含砂量而定 分界面 清晰 不清晰 第一渣清面 第二澄清面 粗颗粒单絮团尺寸小， 絮团相互联既有单颗粒， 0min 15 min 60 min 480 min 46080 min 细观特点 粒，无絮团絮团相互独立结成絮网也有絮状结构体 图9沉积尾矿形态的时间效应 Fig.9 Time effect of tailings slurry 图10展示了水土分界线高度随时间变化的曲线. 从图中可以看出，尾矿浆的自重沉降固结过程可分为 速度0.41cmhl.砂性尾矿浆的主固结阶段持续约 明显的沉降阶段和固结阶段，其中固结阶段又分为主 1200min(20h),在第1440min(1d)结束，平均下降速 固结阶段和次固结阶段， 度0.03cmh1.相比砂性尾矿浆，黏性尾矿浆的主固 沉降阶段是颗粒快速下沉堆积的阶段，其特点是 结具有固结速度慢、持续时间长和固结变形大的特点. 土-水分界线下降速度较快.黏性尾矿浆大约在4min 在次固结阶段，沉积层中的超静水压力全部消散， 时出现清晰土-水分界线，到480min(8h)时沉降阶段 土骨架在自重作用下继续压缩，产生缓慢沉降.次固 基本结束.对于砂性尾矿而言，试验开始时粗颗粒会 结是黏性尾矿的特有性质，砂性尾矿旷在次固结阶段没 立即下沉，迅速形成底部沉积层，并产生第一澄清面 有观察到土-水分界面下降的情况.黏性尾矿浆的主 (如图8所示)，该澄清面形成后高度基本不变.60min 固结阶段开始于第2880min(2d),截止第32d,总下沉 后，黏性尾矿浆中的细颗粒逐渐下沉，形成较清晰的第 量为1.3cm,平均下降速度0.04cmd1 二澄清面，该澄清面可以视为土-水分界面.砂性尾矿 目前对于沉降柱试验中主、次固结的划分界限还 浆的沉降阶段大约持续240min(4h).由此可知，黏性 缺乏一种统一的判断标准.从本次试验获得的土-水 尾矿浆的沉降具有速度慢、时间长和下降量大的特点. 分界线过程曲线来看，主、次固结的转变过程存在一个 主固结阶段是土体排水固结的阶段，该阶段澄清 曲线斜率变化的转折点，突变点后的曲线斜率基本不 面下降速度明显变缓.黏性尾矿浆的主固结阶段持续 变，曲线趋近于一条直线.本文根据土-水分界线过程 约2400min(40h),在第2880min(2d)结束，平均下降 快慢情况，将这个突变的转折点作为主固结结束和次 1005( 沉降阶段1固结阶段 720 100 主固结阶段「次固结阶段 120 60mim时出现〡+砂性尾矿浆 80 、清晰分界线【一。一黏性尾矿浆 18 女一砂性尾矿浆18 ·一黏性尾矿浆 60 16 60 16 40 14 14 20 12 20 12 沉降阶段「固结阶段 主固结阶段|次固结阶段 0 10 200 400 600 800 1000 1000 2000 3000 4000 500 时间/min 时间min 图10土-水分界线过程曲线.(a)1000min内尾矿浆的沉降-固结曲线：(b)5000min内尾矿浆的沉降-固结曲线 Fig.10 Process curves of soil-water boundary:(a)settlement and consolidation curves of tail slurry within 1000 min;(b)settlement and consolida- tion curves of tail slurry within 5000 min巫尚蔚等: 尾矿浆沉积室内模拟试验 粒含量有关. 当黏性颗粒浓度较低时,颗粒相互接触 连接的可能性较小,絮团产生后无法形成大范围的絮 网结构,而单独的絮团悬滞能力较强,悬浮在澄清区 域,导致沉降初期(60 min 以前)水鄄鄄土分界面不清晰. 当黏性颗粒浓度较大时,颗粒相互联结,形成絮网,以 整体的形态下沉,因此沉降初期(4 min)就可以形成清 晰的水鄄鄄土分界面. 根据试验过程中对澄清面和絮凝 结构(絮团和絮网)的观察,砂性尾矿属于混合沉积, 其中的粗颗粒发生自由沉降,细颗粒发生絮团沉降,而 黏性尾矿属于典型的絮网沉积. 表 2 浆体的沉积类型 Table 2 Sedimentary types of slurry 沉积类型 自由沉积 絮团沉积 絮网沉积 混合沉积 水鄄鄄土 分界面 瞬时形成, 清晰 沉降初期 不清晰 很快清晰 视含砂量而定 细观特点 粗颗粒单 粒,无絮团 絮团尺寸小, 絮团相互独立 絮团相互联 结成絮网 既有单颗粒, 也有絮状结构体 图 10 土鄄鄄水分界线过程曲线. (a) 1000 min 内尾矿浆的沉降鄄鄄固结曲线;(b) 5000 min 内尾矿浆的沉降鄄鄄固结曲线 Fig. 10 Process curves of soil鄄鄄water boundary: (a) settlement and consolidation curves of tail slurry within 1000 min; (b) settlement and consolida鄄 tion curves of tail slurry within 5000 min 图 10 展示了水土分界线高度随时间变化的曲线. 从图中可以看出,尾矿浆的自重沉降固结过程可分为 明显的沉降阶段和固结阶段,其中固结阶段又分为主 固结阶段和次固结阶段. 沉降阶段是颗粒快速下沉堆积的阶段,其特点是 土鄄鄄水分界线下降速度较快. 黏性尾矿浆大约在 4 min 时出现清晰土鄄鄄水分界线,到 480 min(8 h)时沉降阶段 基本结束. 对于砂性尾矿而言,试验开始时粗颗粒会 立即下沉,迅速形成底部沉积层,并产生第一澄清面 (如图 8 所示),该澄清面形成后高度基本不变. 60 min 后,黏性尾矿浆中的细颗粒逐渐下沉,形成较清晰的第 二澄清面,该澄清面可以视为土鄄鄄水分界面. 砂性尾矿 浆的沉降阶段大约持续 240 min(4 h). 由此可知,黏性 尾矿浆的沉降具有速度慢、时间长和下降量大的特点. 主固结阶段是土体排水固结的阶段,该阶段澄清 面下降速度明显变缓. 黏性尾矿浆的主固结阶段持续 约 2400 min(40 h),在第 2880 min(2 d)结束,平均下降 图 9 沉积尾矿形态的时间效应 Fig. 9 Time effect of tailings slurry 速度 0郾 41 cm·h - 1 . 砂性尾矿浆的主固结阶段持续约 1200 min(20 h),在第 1440 min(1 d)结束, 平均下降速 度 0郾 03 cm·h - 1 . 相比砂性尾矿浆,黏性尾矿浆的主固 结具有固结速度慢、持续时间长和固结变形大的特点. 在次固结阶段,沉积层中的超静水压力全部消散, 土骨架在自重作用下继续压缩,产生缓慢沉降. 次固 结是黏性尾矿的特有性质,砂性尾矿在次固结阶段没 有观察到土鄄鄄水分界面下降的情况. 黏性尾矿浆的主 固结阶段开始于第 2880 min(2 d),截止第 32 d,总下沉 量为 1郾 3 cm,平均下降速度 0郾 04 cm·d - 1 . 目前对于沉降柱试验中主、次固结的划分界限还 缺乏一种统一的判断标准. 从本次试验获得的土鄄鄄 水 分界线过程曲线来看,主、次固结的转变过程存在一个 曲线斜率变化的转折点,突变点后的曲线斜率基本不 变,曲线趋近于一条直线. 本文根据土鄄鄄水分界线过程 快慢情况,将这个突变的转折点作为主固结结束和次 ·1489·