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云南个旧卡房尾矿库是一座平地型铜矿尾矿库,其尾矿特征不同于常规的铁尾矿,同时其堆积时间长且采用特殊的“周边环形交替放矿”模式,使得尾矿沉积固结规律十分复杂。尾矿库使用石渣处理工艺对库区滩面进行硬化。在云南个旧地区云锡集团使用的同类型尾矿库中,卡房尾矿库是首个应用滩面石渣处理技术的尾矿库,对卡房尾矿库的科学研究具有较强的示范意义。本文以卡房尾矿库为研究对象,通过常规物理力学试验、新型淋滤固结试验并结合SEM电镜扫描、化学元素分析等多种试验方法,对尾矿复杂的沉积固结规律、石渣处理对尾矿物理力学性质的影响以及坝体稳定性进行了全面的研究,得出以下结论:(1)环形交替放矿模式下的尾矿沉积规律水平向上呈现坝前粗库内细,库中沉积段多细粒尾矿堆积层、交错层;在竖向上,呈现出上粗下细,但存在较多的扇形“糖心”软弱夹层,同时由于前后使用选矿工艺的差异,尾矿在竖向上也呈现出浅层为硫化粗颗粒尾粉砂,深层为氧化细颗粒尾粘土的时间特征。(2)通过新型淋滤固结试验得出淋滤固结作用强度与淋滤时间、淋滤流量呈正相关,同时与淋滤液的化学成分也存在关联。淋滤过程中,由于颗粒间水膜的张力作用,使尾矿样先膨胀回弹再收缩沉降,尾矿变得密实,力学性质增强。(3)通过尾矿微观结构分析、化学元素及水化学场分析得出化学固结的强度分区,Ⅰ区(干滩面与浸润线之间)为化学固结加强区,尾矿颗粒间的Fe(OH)3、Al(OH)3胶体以及As砷元素胶体团块较多;Ⅱ区(坡面与浸润线之间)为化学固结稳定区,前期化学固结作用较强,现期尾矿胶结物性质稳定;Ⅲ区(浸润线之下)为化学固结削弱区,胶结体含量较少。(4)滩面石渣处理工艺的影响深度在0-2m范围内,建立石渣载荷与多种固结作用的耦合权重分析模式量化了力学指标的变化。石渣处理工艺破坏了表层尾矿颗粒间结构并增加表层尾矿的附加应力,促进孔隙水压力的消散,同时使得尾矿中水易于蒸发,加速了表层尾矿的排水固结是尾矿物理力学性质提高的原因。(5)通过对比不同方法、不同时期卡房尾矿库坝体的稳定性,证明了在滩面石渣处理及复杂固结效应的耦合作用下,尾矿随着时间的推移其物理力学性质提高,尾矿坝的稳定性得到了改善。计算结果的塑性区域均出现在软弱夹层或不同岩土层交界部位,应引起足够重视。