浸矿侵蚀作用下离子型稀土矿床基岩强度弱化规律及关联性研究

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离子型稀土矿床基岩作为稀土矿体承载体,在稀土矿山原地浸矿开采的整个周期及浸矿周期结束的一段时间内一直受到浸矿母液的侵蚀,从而导致基岩某些强度弱化,使其有效承载能力下降。在稀土矿山综合治理的过程中,基岩的有效承载能力的变化往往被忽略。针对上述问题,本文在实验室模拟了浸矿母液侵蚀基岩环境。通过单轴压缩声发射试验对岩样的特征强度进行了研究,同时通过电镜扫描试验、核磁共振试验分析了岩样细观形貌、孔隙等微细观特征。建立了基于组合权重的离子型稀土基岩强度多源信息融合模糊灰关联模型。通过该模型对不同浸矿历时的离子型稀土矿基岩岩样强度与其影响因素进行了关联性分析。本文主要研究成果和结论如下:(1)对基岩岩样及浸矿母液进行了基本物理性质测定,发现基岩岩样符合花岗岩岩样物理参数,因此本文试验对象为花岗岩。浸矿母液pH为3.392,为酸性。(2)浸泡后的岩样峰值应力都有所下降。浸泡60天时峰值应力最小,相比自然状态时减小了约24.32%,浸泡90天时峰值应力出现了回升。而峰值应变在浸泡60天时就出现了回升的现象。(3)通过电镜扫描试验可知,浸泡初期岩样裂纹等微细观缺陷不断发展,在浸泡60天时,岩样腐蚀最严重。核磁共振试验表明,浸泡后的岩样孔隙度都提高了,其中浸泡90天时孔隙度最小。这也一定程度解释了浸泡90天时峰值应力出现了回升的现象。(4)由三种方法得到的起裂强度和损伤强都是先减小后增大最后趋于稳定。且起裂强度和损伤强度都在浸泡90天时出现较大的回升。与核磁共振及电镜扫描结果结合分析说明特征强度的变化是岩样孔隙、裂隙等微细观结构的演化导致的。(5)引入变异系数赋权法,对多源信息融合模糊灰关联分析模型进行权重组合,并建立基于组合权重的离子型稀土基岩强度多源信息融合模糊灰关联模型。根据模型分别计算了岩样三种力学强度与五种影响因素之间的关联度。结果表明五种影响因素对三种宏观力学强度关联度大小排序均为分形维数>大孔隙>整体孔隙度>浸矿母液pH>小孔隙。对于三种宏观力学强度的关联度,损伤强度>起裂强度>峰值强度。(6)对浸矿侵蚀作用下离子型稀土矿床基岩强度弱化规律进行了分析:离子型稀土矿基床岩岩样在浸矿母液的侵蚀作用下,其微细观结构的动态演化造成了岩样起裂强度、损伤强度、峰值强度等力学性质的动态变化,具体表现为三种强度先减小后有一定回升,最后在一定范围内波动。
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