離子型稀土原地浸礦滑坡試驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于地質(zhì)災(zāi)害模型試驗(yàn)領(lǐng)域，涉及一種滑坡實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，尤其涉及一種 離子型稀土原地浸礦滑坡試驗(yàn)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 中國是稀土資源大國，目前已探明的稀土工業(yè)儲(chǔ)量占已知世界稀土儲(chǔ)量的80%。 南以重稀土為主，北以輕稀土為主。南方離子型稀土礦床類型為"風(fēng)化殼型"，富含釔、鏑、鋱 等現(xiàn)代高新技術(shù)和國防等尖端領(lǐng)域所必需的中重稀土元素，是我國的優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn)資源和戰(zhàn)略 資源。離子吸附型稀土風(fēng)化殼礦床中約75% - 95%的稀土元素呈陽離子狀態(tài)吸附在如高 嶺土、蒙脫石中，其余10%的稀土元素呈礦物象、類質(zhì)同象和固體分散象的形態(tài)存在，所以 目前采用硫酸銨浸取液來浸溶礦石以獲得離子型稀土離子。
[0003] 離子型稀土礦的開采在80年代開始采用池浸工藝、堆浸工藝，目前采用原地浸礦 工藝。池浸工藝、堆浸工藝需剝離表土、開挖礦石，會(huì)造成嚴(yán)重的水土流失、環(huán)境污染等問 題，現(xiàn)已被國家明令禁止用于稀土礦的開采。原地浸礦工藝不需剝離表土、不開挖礦石，將 浸礦溶液即硫酸銨溶液經(jīng)注液井注入天然埋藏條件下的風(fēng)化礦體，浸礦劑溶液中的陽離子 在靜壓滲浸條件下將吸附在粘土表面的稀土離子交換下來形成母液，母液從收液工程系統(tǒng) 流出，用草酸沉淀母液中的稀土。雖然"原地浸礦"方法克服了池侵、堆浸工藝的許多缺點(diǎn)， 但因需人工用洛陽鏟開挖大量的注液井、大量浸礦液通過注液井注入地下礦層以及浸礦液 對(duì)礦體的長時(shí)間浸泡、侵蝕作用，而離子型稀土礦的原巖主要為含礦花崗巖，原礦外形似 土，強(qiáng)度較低，注液對(duì)山體原有的巖土應(yīng)力平衡狀態(tài)造成破壞，地層擾動(dòng)明顯，對(duì)斜坡穩(wěn)定 性、土的物理力學(xué)性質(zhì)影響很大，倘若礦體浸礦周期較長，從注液井下滲的浸礦液將使礦體 加重，增加向下的下滑力而使得山坡上出現(xiàn)大小不等的裂縫，甚至引起注液井的坍塌而誘 發(fā)滑坡，采場(chǎng)滑坡事故也常在原地浸礦采礦過程中發(fā)生，對(duì)人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)造成嚴(yán)重 危害。因此，對(duì)離子型稀土礦山原地浸礦滑坡的研宄，可對(duì)原地浸礦稀土礦山滑坡防治提供 基礎(chǔ)研宄依據(jù)，對(duì)減災(zāi)避災(zāi)、促進(jìn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略實(shí)施具有重要意義。
[0004] 近幾十年來，國內(nèi)外在滑坡災(zāi)害的成因機(jī)理、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)等方面做了大量研宄。當(dāng)滑 坡進(jìn)入快速滑動(dòng)時(shí)，難以觀測(cè)滑體內(nèi)部的變形破壞，采用原位測(cè)試需較高的費(fèi)用。作為地質(zhì) 力學(xué)模型試驗(yàn)的一種類型，采用室內(nèi)滑坡模型實(shí)驗(yàn)卻可以有效地進(jìn)行觀測(cè)，所以，滑坡模型 實(shí)驗(yàn)受到滑坡工程學(xué)研宄者的歡迎而廣泛使用。
[0005] 目前，滑坡模型試驗(yàn)系統(tǒng)一般由試驗(yàn)箱、坡體加載裝置和測(cè)量裝置組成，大多數(shù)的 滑坡模擬實(shí)驗(yàn)裝置采用邊坡傾斜角度固定不變的方式，按照滑坡介質(zhì)類型可分為巖質(zhì)滑坡 與土質(zhì)滑坡試驗(yàn)裝置，有的實(shí)驗(yàn)裝置考慮了降雨對(duì)滑坡的影響，有的考慮了庫水位升降對(duì) 滑坡的影響，有的裝置埋設(shè)了土壓力盒、孔隙水壓力計(jì)等傳感器。但原地浸礦工藝作為一種 特殊的改性工藝、離子型稀土礦體是一復(fù)雜的類土體，對(duì)離子型稀土原地浸礦滑坡的試驗(yàn) 研宄很少，且目前的滑坡試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮囼?yàn)系統(tǒng)存在以下幾方面的不足：
[0006] (1)采用傳感器的常規(guī)測(cè)量裝置因傳感器相對(duì)模型試驗(yàn)箱的尺寸較大，需加大試 驗(yàn)箱的尺寸，避免傳感器的移動(dòng)對(duì)傳感器周圍的土體擾動(dòng)，以提高試驗(yàn)精度，這樣使得試驗(yàn) 裝置的體積較大。
[0007] (2)現(xiàn)有帶降雨裝置的試驗(yàn)裝置，僅考慮了雨水入滲對(duì)邊坡穩(wěn)定的影響，這和原地 浸礦注液對(duì)坡體穩(wěn)定的影響是不一樣的，南方離子型稀土礦山在風(fēng)化過程中易形成形態(tài)各 異的風(fēng)化殼，薄則數(shù)厘米，厚則數(shù)十米，其斜坡破壞形式及滑動(dòng)面與均質(zhì)土層或基巖滑坡有 明顯的區(qū)別，在原地浸礦注液作用下，變形及破壞規(guī)律與均質(zhì)土質(zhì)滑坡形態(tài)及特征有較為 明顯的區(qū)別，所以常規(guī)試驗(yàn)裝置做原地浸礦注液對(duì)滑坡的影響試驗(yàn)不能完全反映稀土礦山 滑坡的規(guī)律。因?yàn)殡x子型稀土礦采用注液井，浸礦液之間有滲流作用，同時(shí)由于礦體地質(zhì)條 件和水文條件的復(fù)雜性以及開采的實(shí)際過程中受眾多因素的影響，比如在注液井間距以及 注液井深度的選擇時(shí)，需要考慮到礦體的飽水率、浸礦周期以及礦體液的高峰期。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種離子型稀土原地浸礦滑坡試驗(yàn)系統(tǒng)， 是集浸礦注液控制部分、位移監(jiān)測(cè)部分、滲透測(cè)試部分于一體的離子型稀土原地浸礦滑坡 試驗(yàn)平臺(tái)。
[0009] 為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：一種離子型稀土原地浸礦 滑坡試驗(yàn)系統(tǒng)，包括箱體，布置于箱體頂部的浸礦注液控制部分，設(shè)置于箱體中的位移監(jiān)測(cè) 部分、滲透測(cè)試部分，布置于箱體底部的出水裝置；
[0010] 所述的箱體四周壁為透明的鋼化玻璃，箱體底板為普通鋼板，箱體底部四角安裝 有支腿；
[0011] 所述的浸礦注液控制部分包括供水箱，供水箱的底部連通有供水管，供水管上布 置有流量計(jì)和供水開關(guān)，在供水管出口下的滑坡體上布置有原地浸礦注液管；
[0012] 所述的位移監(jiān)測(cè)部分包括設(shè)置于箱體中的滑坡床，滑坡床上布置有滑坡體，在坡 前的箱體壁上安裝有激光測(cè)距儀，滑坡體的表面設(shè)置有與激光測(cè)距儀對(duì)應(yīng)的光學(xué)測(cè)點(diǎn)；在 坡前、坡后的箱體正面壁上分別標(biāo)有高度刻度，在坡前的箱體正面壁下角上還標(biāo)有角度刻 度；在箱體底部的中央安裝有測(cè)重儀；
[0013] 所述的滲透測(cè)試部分包括布置于箱體內(nèi)底層的濾水層，濾水層上布置滑坡床，在 坡前、坡后的箱體側(cè)壁上分別安裝有水位計(jì)，水位計(jì)的下端連通于滑坡床的底部；
[0014] 所述的出水裝置包括連通于箱體底部的出水管，出水管上設(shè)有出水開關(guān)，出水管 的出口下設(shè)置有集水箱。
[0015] 所述的濾水層包括濾石，濾石上鋪有濾網(wǎng)。
[0016] 本實(shí)用新型的有益效果：
[0017] 1、本實(shí)用新型通過人工控制原地浸礦注液量，通過滲透測(cè)試部分量測(cè)在不同浸液 強(qiáng)度下稀土礦體的參透系數(shù)與土體強(qiáng)度的關(guān)系，通過位移監(jiān)測(cè)部分監(jiān)測(cè)滑坡體位移，通過 浸礦注液控制部分和位移監(jiān)測(cè)部分模擬離子型稀土原地浸礦在不同注液量、不同注液時(shí)期 滑坡的變形與破壞過程。
[0018] 2、本實(shí)用新型滑坡模型箱體的四周面板采用透明的鋼化玻璃制作，鋼化玻璃正面 板通過模型箱的角鋼支架連接，有利于觀察、記錄滑坡過程。
[0019] 3、本實(shí)用新型集成了浸礦注液控制部分、位移監(jiān)測(cè)部分、滲透測(cè)試部分，原地浸礦 注液部分模擬離子型稀土原地浸礦生產(chǎn)時(shí)的注液情況，滲透測(cè)試部分和位移監(jiān)測(cè)部分可以 全程獲得滑坡的滲透參數(shù)和位移量。
[0020] 4、本實(shí)用新型自動(dòng)化程度高，能用來進(jìn)行稀土礦山原地浸礦滑坡在多因素作用下 的變形破壞試驗(yàn)，具有方