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地震作用下的干法赤泥堆场稳定性分析

应用力学学报 2024年第3期41卷 651-658页

作者：卢玉林何金泽陈晓冉王丽林玮防灾科技学院土木工程学院北京101601 中国地震局建筑物破坏机理与防御重点实验室北京101601 防灾科技学院地质工程学院北京101601

地震是影响赤泥堆体场稳定性的重要因素之一。采用有限元强度折减法和规范指导方法对龙塔崖沟干法赤泥堆场进行了静力稳定性分析,确定了滑动面的位置和形状,计算了静力条件下的安全系数。以拟静力法不同烈度工况下的堆积体安全系数为标... 详细信息

地震是影响赤泥堆体场稳定性的重要因素之一。采用有限元强度折减法和规范指导方法对龙塔崖沟干法赤泥堆场进行了静力稳定性分析,确定了滑动面的位置和形状,计算了静力条件下的安全系数。以拟静力法不同烈度工况下的堆积体安全系数为标定值,分析了两条实测地震波作用下的堆积体位移、加速度以及动力安全系数的变化规律,计算结果满足规范设定的阈值,可确定堆积体是稳定的。通过与不同方法、不同规范的评价要求对比,判定有限元强度折减法可作为稳定性分析的评价标尺。

关键词：赤泥堆场干法地震稳定性

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基于层次分析法的赤泥堆场安全评价研究

轻金属 2024年第4期 56-62页

作者：刘宇刘晓刘席君沈阳大学建筑工程学院辽宁沈阳110044 中国地质调查局东北地质科技创新中心辽宁沈阳110000 河北工程大学土木工程学院河北邯郸056038

赤泥堆场的安全性不仅影响运营期的生产,而且还威胁下游生命财产安全,但是目前赤泥堆场安全评价研究较少。为改善上述问题,本文研究了多因素变化对赤泥堆场安全的影响,构建了赤泥堆场安全评价模型。首先,基于层次分析法结合可拓理论,分... 详细信息

赤泥堆场的安全性不仅影响运营期的生产,而且还威胁下游生命财产安全,但是目前赤泥堆场安全评价研究较少。为改善上述问题,本文研究了多因素变化对赤泥堆场安全的影响,构建了赤泥堆场安全评价模型。首先,基于层次分析法结合可拓理论,分析了各评价指标对赤泥堆场的影响程度。根据不同的赤泥特性,从坝体安全、库区防洪安全及人为因素三方面确定了9个评价指标的状况值,利用多级评价原理建立安全评价层次体系;随后,量化各指标并确定指标权重及等级综合关联度,实现赤泥堆场安全等级评估。利用该方法对山西某赤泥库进行了安全等级评价,得出等级为3级,属于一般安全状态。通过与现场检测结果对比,证明该模型可以有效评估赤泥堆场安全性。

关键词：赤泥堆场层次分析法可拓理论安全评价

赤泥堆场奥灰含水层地下水氟污染迁移规律及修复技术研究

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赤泥堆场奥灰含水层地下水氟污染迁移规律及修复技术研究

作者：王俊萍中国矿业大学

学位级别：硕士

随着国民经济的快速发展,铝的需求不断增大,在铝的生产过程中产生的碱性固废赤泥如果运输、储存等处理不当,极易经过降雨淋滤渗入地下水,引发地下水污染等一系列环境污染问题。本文以山东省淄博市某赤泥堆场为研究对象,根据其特殊的奥... 详细信息

随着国民经济的快速发展,铝的需求不断增大,在铝的生产过程中产生的碱性固废赤泥如果运输、储存等处理不当,极易经过降雨淋滤渗入地下水,引发地下水污染等一系列环境污染问题。本文以山东省淄博市某赤泥堆场为研究对象,根据其特殊的奥陶系灰岩岩溶裂隙地质条件,结合室内土柱试验和Hydrus-1D模拟,研究了3种赤泥特征污染物在不同介质中的吸附运移规律。构建了三维地下水非稳定流污染物运移模型并以典型污染物F为例,对其地下水运移特征及变化规律进行了定性定量模拟研究,并据此制定和实施了场地氟污染的地下水修复方案。研究将为揭示赤泥堆场引起的地下水氟污染形成与演化机理及区域地下水污染修复提供科学依据。论文取得的主要成果如下:(1)从赤泥堆场取回地下水水样进行水质分析,识别出严重超标的特征污染物有F、SO、Al等,通过一维土柱试验研究了其在饱和中砂、细砂、粉砂3种介质中的运移规律。结果表明:特征污染物在土柱中运移距离越大,其浓度越小;砂粒粒径越小,渗透系数越小,对特征污染物的截留能力越强,特征污染物在土柱中完全穿透时间也越长。(2)运用Hydrus-1D软件对特征污染物在3种不同粒径的饱和砂土中的运移过程进行模拟,得出在3种介质中弥散度(α)分别为1.76、0.95、0.58 cm,F的溶质反应参数K和N分别为2.10、1.00、4.10 mg/m L和24、28、30 m L/mg,SO的K和N分别为1.78、0.99、5.00 mg/m L和12、20、32 m L/mg,Al的K和N分别为1.44、1.65、4.44 mg/m L和18、17、45 m L/mg,呈现介质颗粒越细,K越小,N越大的特征。为防止赤泥污染,根据经济适用、取材方便的原则,建议选用粉砂土或颗粒更细的黏土作为污染防渗层。(3)综合利用抽水试验、示踪实验等水文地质试验和资料,利用GMS建立了研究区域含水层水流及溶质数值模型。模拟在防渗层破损情况下,该赤泥堆场渗漏1年后,地下水中F最大运移距离约为473m,F污染晕范围0.37 km;渗漏发生5年时,F最大运移距离约为1160m,污染晕范围1.15 km;10年后,地下水中污染物F最大运移距离约为1595m,污染晕范围1.95km;渗漏发生15年后,F最大运移距离约为1750m,污染晕范围2.14km。研究区域内地下水运动方向主要从西南向东北方向扩散,其流动主要受大气降水补给、指定水流边界条件以及河流和排水沟渗漏的控制。F污染晕扩散方向与地下水的流向一致,以椭圆状由西南向东北方向扩散,高浓度污染羽主要分布在东北部奥陶系灰岩裂隙含水层。(4)通过对场地地下水氟污染的时空分布变化特征、迁移转化模型预测结果,将研究区划分为重污染区(F浓度≥5mg/L)、一般污染区(1mg/L

关键词：赤泥堆场氟污染迁移规律奥陶系灰岩含水层地下水修复

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赤泥堆场地下水污染机理及防控技术研究

赤泥堆场地下水污染机理及防控技术研究

作者：马仪鹏中国矿业大学

学位级别：硕士

地下水是人类生产生活、维系生态系统运行的重要水源。然而,矿山采掘及工业固废的不合理堆放导致地下水受到污染事故时有发生。本论文以山东省某炼铝厂开采和生产后堆填的废弃矿坑为例,分析了炼铝赤泥的主要污染成分,研究了铝土矿采掘... 详细信息

地下水是人类生产生活、维系生态系统运行的重要水源。然而,矿山采掘及工业固废的不合理堆放导致地下水受到污染事故时有发生。本论文以山东省某炼铝厂开采和生产后堆填的废弃矿坑为例,分析了炼铝赤泥的主要污染成分,研究了铝土矿采掘对底板的破坏,构建了露天铝土矿开采的底板破坏模型,揭示了赤泥矿坑淋滤液“天窗式”污染奥灰含水层地下水的机理,并提出了针对性的赤泥污染防控技术方案,为区域地下水环境修复和赤泥污染防控提供科学的研究基础和决策依据。具体取得了如下主要成果:(1)分析了废弃矿坑中堆填赤泥的主要成分和区域地下水的化学特征,发现废弃矿坑中赤泥的主要物理化学组分为AlO、Ca O、FeO、Si O、NaO和TIO,其质量占到赤泥总质量的60%～80%;研究区地下水化学类型主要为SO-Ca Mg型,TDS、Na、Cl、SO和F浓度受赤泥污染物影响较大。利用内梅罗指数法对研究区地下水污染程度进行了评价,所得结论为研究区地下水污染严重。(2)通过实验室赤泥溶浸试验和淋滤试验研究,揭示了浸泡时间和水量对赤泥中主要阴阳离子浸出的影响规律,模拟了降雨条件下未作防渗处理的堆场中赤泥污染物的释放过程,确定了赤泥淋滤液中F、SO和Al的最大浸出浓度分别为54.1 mg/L、259.57 mg/L和29.20 mg/L,金属离子的浸出受水量的影响变化比时间更显著;Na在运移过程中会发生离子交换反应置换出介质中的Ca、Mg,导致其会与F结合成氟化钙和氟化镁,使淋滤液中F、Na和TDS的浓度整体呈现先增大后逐渐减小的趋势。此研究为后续研究区地下水污染机理的揭示和防控方案的设计提供了理论依据。(3)利用FLAC3D数值模拟软件构建了露天铝土矿开采的底板破坏模型,得出本溪组泥页岩底板随开采深度的增大,破坏深度也增大,由于本溪组铝土泥岩易风化,会比灰岩先发生破碎。底板破坏深度约9m,破碎后的底板将成为赤泥污染物与奥灰含水层间良好的联系通道。利用Hydrus-1D数值模拟软件构建了赤泥矿坑堆填后F特征污染物在降雨淋滤条件下垂向上的溶质运移模型,得出了土壤浸出液中F浓度随下渗时间和下渗深度的关系,赤泥淋滤液下渗到地下含水层约需要1440d。基于露天矿底板破坏特征和堆填后赤泥污染物垂向上运移规律,揭示了采坑堆填影响下赤泥淋滤液“天窗式”污染奥灰含水层地下水机制。(4)根据露天铝土矿开采后本溪组的底板破坏深度和矿坑堆填后矿坑污染物的运移规律,结合赤泥矿坑污染地下水的机理,基于现有的地下水污染防控技术,提出了“坑底隔水层再造”理念,在赤泥矿坑处周边设置垂直防渗墙—底板关键隔水层注浆—地表防渗盖层的地下水污染原位处置综合防控体系,同时提出相应的地下水污染修复技术,实现原位处置与水质修复相结合的防控方案。论文有图62幅,表10个,参考文献100篇。

关键词：赤泥堆场地下水污染机理淋溶试验数值模拟污染防控技术

赤泥堆场土壤性状的动态变化及诊断研究（英文）

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Journal of Central South University 2019年第2期26卷 410-421页

作者：郭颖朱锋吴川田桃 RICHARD J.Haynes 薛生国 School of Metallurgy and Environment Central South University School of Agriculture and Food Sciences the University of Queensland

以华中某赤泥堆场为研究对象,分析不同堆存年限的赤泥物理、化学、生物学特性,运用主成分分析、综合评价法等方法建立赤泥堆场土壤质量诊断模型。结果表明:在自然风化过程中,赤泥质地由类粉质壤土转变为类砂质壤土,孔隙度增加,pH、EC降... 详细信息

以华中某赤泥堆场为研究对象,分析不同堆存年限的赤泥物理、化学、生物学特性,运用主成分分析、综合评价法等方法建立赤泥堆场土壤质量诊断模型。结果表明:在自然风化过程中,赤泥质地由类粉质壤土转变为类砂质壤土,孔隙度增加,pH、EC降低,养分含量增加,微生物量碳(MBC)升高;确定的最小数据集(MDS)为:速效磷(AP)、含水率(MC)、C/N、砂粒含量、全氮(TN)、MBC、pH;建立了赤泥堆场土壤化诊断模型,随着赤泥堆存年限的延长,综合质量指数上升,相对质量指数从1.89下降到0.15,逐渐形成一种新的类土基质。赤泥堆场土壤化诊断模型的建立,为赤泥生态化处置及堆场生态修复提供理论依据。

关键词：赤泥堆场土壤性状最小数据集诊断指标自然风化赤泥土壤化

赤泥堆场修复促进土壤发育和植被重建（英文）

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Journal of Central South University 2019年第2期26卷 353-360页

作者： Ronan COURTNEY 薛生国 Department of Biological Sciences and Bernal Institute University of LimerickCo. School of Metallurgy and Environment Central South University

赤泥是氧化铝工业生产过程排放的强碱性固体废物,盐碱性强和营养元素匮乏是影响赤泥堆场植物生长的主要限制因素。对赤泥堆场的长期野外研究,分析基质改良对赤泥理化特性和植物多样性的影响,结果表明:施用石膏后,赤泥pH和可交换钠明显降... 详细信息

赤泥是氧化铝工业生产过程排放的强碱性固体废物,盐碱性强和营养元素匮乏是影响赤泥堆场植物生长的主要限制因素。对赤泥堆场的长期野外研究,分析基质改良对赤泥理化特性和植物多样性的影响,结果表明:施用石膏后,赤泥pH和可交换钠明显降低,黑麦草和红牛轴草发芽指数分别由22%和42%提高到100%;施用堆肥显著提高赤泥碳、氮、磷等养分元素含量;赤泥改良1年后,绒毛草主要元素含量与普通草地植物元素含量相似;基质改良5年后,绒毛草和红牛轴草钠含量显著降低,分别由0.6%和0.58%降低到0.3%和0.1%,赤泥堆场优势物种为菊科、豆科和禾本科植物。研究结果对赤泥土壤化研究及堆场生态修复实践具有重要的参考价值。

关键词：赤泥堆场基质改良土壤发育赤泥土壤化植被恢复

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赤泥堆场盐分分布及其盐碱土特性（英文）

Journal of Central South University 2019年第2期26卷 422-429页

作者：薛生国王琼丽田桃叶羽真张一帆朱锋 School of Metallurgy and Environment Central South University South China Institute of Environmental Sciences Ministry of Environment Protection

盐分迁移转化是赤泥土壤化处置的主要影响因素之一。通过对堆场赤泥盐碱参数的测定,分析堆场赤泥盐分分布及其盐碱土特性。结果表明:赤泥总盐含量、主要盐分离子含量、交换性钠离子比、阳离子交换量的变异系数较大,赤泥堆场盐分分布具... 详细信息

盐分迁移转化是赤泥土壤化处置的主要影响因素之一。通过对堆场赤泥盐碱参数的测定,分析堆场赤泥盐分分布及其盐碱土特性。结果表明:赤泥总盐含量、主要盐分离子含量、交换性钠离子比、阳离子交换量的变异系数较大,赤泥堆场盐分分布具有显著性差异;赤泥总盐含量均值为9.61 g/kg,具有盐土类型特征,且以硫酸盐-氯化物-苏打型为主,占比达到71.43%;赤泥pH均值为10.10,可交换钠离子比均值为52.05%,具有碱土类型特征。研究结果为赤泥盐碱调控及土壤化处置提供了理论依据。

关键词：赤泥赤泥堆场盐分盐碱土赤泥土壤化

赤泥堆场先锋植物的盐分积累及分布特性（英文）

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Journal of Central South University 2019年第2期26卷 323-330页

作者：黄楠唐璐朱锋吴川 HARTLEY William 周晶菊薛生国 School of Metallurgy and Environment Central South University Crop and Environment Sciences Department Harper Adams University

盐分含量高是影响赤泥堆场植物生长的主要限制因子之一。通过对一个20多年的赤泥堆场开展生态调查,研究了先锋植物盐分积累及分布特性。结果发现:赤泥堆场出现14种先锋植物;根系土Na^+平均含量为19.5 cmol/kg,这表明先锋植物具有较高的... 详细信息

盐分含量高是影响赤泥堆场植物生长的主要限制因子之一。通过对一个20多年的赤泥堆场开展生态调查,研究了先锋植物盐分积累及分布特性。结果发现:赤泥堆场出现14种先锋植物;根系土Na^+平均含量为19.5 cmol/kg,这表明先锋植物具有较高的盐耐性;植物地上部分Na^+含量差异明显,马唐地上部Na^+含量仅0.84 cmol/kg,扫帚苗地上部Na^+含量高达39.7cmol/kg;马唐Na^+迁移系数为0.13,水柏枝的Na^+迁移系数高达2.92;扫帚苗和水柏枝的Na富集系数为2.66和3.29;狗牙根和马唐的Na^+积累系数分别为0.07和0.04;扫帚苗、水柏枝、狗牙根和马唐均可作为赤泥堆场植被重建的先锋植物。研究结果为赤泥土壤化和堆场生态重建提供了科学参考。

关键词：赤泥堆场先锋植物盐分赤泥土壤化植被重建

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赤泥堆场的污染物分析与防治方案研究

造纸装备及材料 2023年第3期52卷 141-143页

作者：傅佩中国铝业股份有限公司广西分公司广西百色531400

赤泥是氧化铝工业生产过程中产生的高碱性废弃物,成分复杂,综合利用难度大。文章首先针对某赤泥堆场的现状进行了概述,其次对赤泥堆场的污染物进行检测,为了有效防控赤泥堆场环境污染,最后从防排洪设施、防渗系统、赤泥输送管道、回水... 详细信息

赤泥是氧化铝工业生产过程中产生的高碱性废弃物,成分复杂,综合利用难度大。文章首先针对某赤泥堆场的现状进行了概述,其次对赤泥堆场的污染物进行检测,为了有效防控赤泥堆场环境污染,最后从防排洪设施、防渗系统、赤泥输送管道、回水系统等方面提出优化方案,以进一步改善赤泥堆场周边生态环境,保证污染物排放达到国家标准。

关键词：赤泥堆场环境污染防渗系统回水系统