采用矿石作为堆载料进行堆载预压的方法.pdf

一种采用矿石作为堆载料进行堆载预压的方法，步骤是：⑴测定矿石比重，确定加载总标高；⑵确定堆载时间及分级预压荷载控制，第三级加载分多次进行，第三级加载的具体流程为：加载至总标高—全部卸载—空载—加载至总标高—全部卸载—空载—，依次进行。本发明采用港口矿石(铁矿石及其它金属矿)作为堆载料，改变了以往远距离从山区运输山皮石进行堆载的模式，就地取材，实现了降低成本、缩短工期、节能环保的目的。

1.  一种采用矿石作为堆载料进行堆载预压的方法，其特征在于：步骤是：
⑴测定矿石比重，确定加载总标高；
⑵确定堆载时间及分级预压荷载控制；
第一级加载：时间大于30天、堆载强度至20～30KPa、标高至1.0～1.5m；
第二级加载：时间大于30天、堆载强度至30～50KPa、标高至1.5～3.0m；
第三级加载分多次进行：总时间大于120天；堆载强度至85KPa；标高至3.0～4.5m，第三级加载的具体流程为：加载至总标高—全部卸载—空载—加载至总标高—全部卸载—空载—，依次进行。

2.  根据权利要求1所述的采用矿石作为堆载料进行堆载预压的方法，其特征在于：所述的矿石为黑色金属矿石或有色金属矿石或稀有、稀土金属矿石。

3.  根据权利要求2所述的采用矿石作为堆载料进行堆载预压的方法，其特征在于：所述的黑色金属矿石为铁矿石、锰矿石、铬矿石、钒矿石、钛矿石。

4.  根据权利要求2所述的采用矿石作为堆载料进行堆载预压的方法，其特征在于：所述的有色金属矿石为铜矿石、铅矿石、锌矿石、钴矿石、镍矿石、钨矿石、锡矿石、钼矿石、铋矿石、汞矿石、锑矿石。

5.  根据权利要求2所述的采用矿石作为堆载料进行堆载预压的方法，其特征在于：所述的稀有、稀土金属矿石为钽矿石、铌矿石、铍矿石、锂矿石、锆矿石、铯矿石、铷矿石、锶矿石、钇族稀土。

6.  根据权利要求1所述的采用矿石作为堆载料进行堆载预压的方法，其特征在于：所述的全部卸载是将第一级、第二级、第三级加载的矿石料全部从堆场拉走。

采用矿石作为堆载料进行堆载预压的方法
技术领域
本发明属于水利建设领域，涉及堆载预压的堆载料，尤其是一种采用矿石作为堆载料进行堆载预压的方法。
背景技术
天津地区常规堆载预压使用的堆载料都是一定比重的山皮石和山皮土，这种堆载料比重较大，渗透性较好，但是存在远距离运输的问题，经济及环保成本较高；且堆载完成后山皮土又无处处理。
通过检索，发现如下两篇公开专利文献：
1、一种井点降水联合堆载预压加固深厚软土地基方法(CN103031837A)，其包括如下步骤：(1)场地整平，水下软土地基回填至水面以上；(2)在步骤(1)形成的场地表层铺设水平排水砂垫层；(3)插设竖向排水体，自排水砂垫层向下插设贯穿软土层至设计标高；(4)在待加固地基区域周边设置止水帷幕；(5)在步骤(2)形成的水平排水砂垫层上按一定间距布设井点；(6)开始井点降水，同时在待加固地基区域内进行堆载施工，堆载施工过程中采取措施保护井点降水设备，堆载施工完成后，井点降水联合堆载预压；(7)预压完成后，卸载并拆除井点。应用本发明进行深厚软土层加固处理，可降低成本、缩短工期。
2、一种建筑工程技术领域的在强结构性软土上使用的堆载预压法安全施工方法(CN101603308)，本发明步骤为：第一步，前期地质调查，划分土层，查明透水层的位置、地下水类型及水源补给情况，并通过土工试验确定土体参数，作出土工试验成果总表；第二步，前期的塑料排水板及砂垫层的施工；第三步，中期地质勘测，确定前期塑料排水板施工对下部土体的扰动程度；第四步，确定施工参数，根据土体强度增长与固结度的关系确定后期路堤堆载的进度安排；第五步，根据第四步中确定的施工方案进行路堤堆载施工，最后铺设路面，完成整个路堤的施工。本发明方法简单，可以大大提高施工的安全性，最大可能地缩短工期。
通过技术特征对比，上述公开专利文献与本发明申请有较大不同。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种采用矿石(铁矿石及其他金属矿)作为堆载料进行堆载预压的方法。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
一种采用矿石作为堆载料进行堆载预压的方法，步骤是：
⑴测定矿石比重，确定加载总标高；
⑵确定堆载时间及分级预压荷载控制；
第一级加载：时间大于30天、堆载强度至20～30KPa、标高至1.0～1.5m；
第二级加载：时间大于30天、堆载强度至30～50KPa、标高至1.5～3.0m；
第三级加载分多次进行：总时间大于120天；堆载强度至85KPa；标高至3.0～4.5m，第三级加载的具体流程为：加载至总标高—全部卸载—空载—加载至总标高—全部卸载—空载—，依次进行。
而且，所述的矿石为黑色金属矿石或有色金属矿石或稀有、稀土金属矿石。
而且，所述的黑色金属矿石为铁矿石、锰矿石、铬矿石、钒矿石、钛矿石。
而且，所述的有色金属矿石为铜矿石、铅矿石、锌矿石、钴矿石、镍矿石、钨矿石、锡矿石、钼矿石、铋矿石、汞矿石、锑矿石。
而且，所述的稀有、稀土金属矿石为钽矿石、铌矿石、铍矿石、锂矿石、锆矿石、铯矿石、铷矿石、锶矿石、钇族稀土。
而且，所述的全部卸载是将第一级、第二级、第三级加载的矿石料全部从堆场拉走。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明综合分析了天津港散货矿石成分及比重，发现其比重特性与一般山皮石相比也能较好的完成堆载功能，且是利用港区内需要占地堆存的矿石，一举两得，实现了边生产边进行工程建设的目的，产生良好的社会效益与经济效益。同时形成较为完善的矿物堆载技术流程。
2、本发明涉及堆载预压地基处理堆载料环节，改变了以往远距离从山区运输山皮石进行堆载的模式，就地取材，实现了降低成本、缩短工期、节能环保的目的。
3、本发明为保证临时堆场的整体均匀预压，施工单位制定详细的加载计划，形成堆场堆载预压(矿石堆存)期间使用荷载调整调度方案。本着多次加载，交叉堆载的原则，确保了临时堆场范围内的每块土体都能得到有效、均匀固结。
附图说明
图1为本发明荷载控制计划曲线图；
图2为不同地基处理方案达到设计固结度所需时间的对比图；
图3为天津港东疆港区新物华堆场地基加固工程10区孔隙水压力与时间关系曲线图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例做进一步详述；本实施例是描述性的，不是限定性的， 不能由此限定本发明的保护范围。
实施例1：
一种采用铁矿石作为堆载料进行堆载预压的方法，步骤是：
⑴测定铁矿石比重为：2.5t/m³，确定加载总标高为：3.4m。
⑵根据工程地质条件及使用要求，确定堆载时间及分级预压荷载控制，最大荷载为使用荷载的2～2.5倍，分级比例为：1:1:1.5：
第一级加载：时间：30天、堆载强度至25KPa、标高至约1.0m；
第二级加载：时间：30天、堆载强度至50KPa、标高至约2.0m；
第三级加载约分5次进行：总时间约170天，有效时间150天；堆载强度至85KPa；标高至约3.4m。
第三级加载的具体流程为：
第1次加载：在第二层铁矿石的上部堆载第三层铁矿石至总标高达到3.4m、堆载强度至85KPa，保持30天；
第1次卸载：将所堆载的三层铁矿石全部运走，保持堆场空载5天；
第2次加载：将下一批次铁矿石运至堆场，一次堆载至3.4m，保持30天；
第2次卸载：将第2次加载的铁矿石全部运走，保持堆场空载5天；
第3次加载：将下一批次铁矿石运至堆场，一次堆载至3.4m，保持30天；
第3次卸载：将第3次加载的铁矿石全部运走，保持堆场空载5天；
第4次加载：将下一批次铁矿石运至堆场，一次堆载至3.4m，保持30天；
第4次卸载：将第4次加载的铁矿石全部运走，保持堆场空载5天；
第5次加载：将下一批次铁矿石运至堆场，一次堆载至3.4m，保持30天；
第5次卸载：将第5次加载的铁矿石全部运走。
满足堆场整体堆载预压；分区按阶段梯次进行堆载预压，堆载过程不断调整分区，最终达到整体均匀预压。
当矿石进场时，现场须有专人指挥运输车辆，确保预压荷载强度，严禁超过设计要求，防止场区地基挤压破坏；堆载预压期间，对堆载分区情况、预压荷载强度及时间做详细记录。由于矿石堆存时间不确定，分级堆载有一定的不连续性，加载卸载次数较多，在监测数据上反映明显。
实施例2：
一种采用镍矿石作为堆载料进行堆载预压的方法，步骤是：
⑴测定镍矿石比重为：2.0t/m³，确定加载总标高为：4.3m。
⑵根据工程地质条件及使用要求，确定堆载时间及分级预压荷载控制，最大荷载为使用荷载的2～2.5倍，分级比例为：1:1:1.5，
第一级加载：时间：30天、堆载强度至25KPa、标高至1.3m；
第二级加载：时间：30天、堆载强度至50KPa、标高至2.6m；
第三级加载分5次进行：总时间约190天，有效时间不少于170天；堆载强度至85KPa；标高至4.3m。
第三级加载的具体流程为：
第1次加载：在第二层镍矿石的上部堆载第三层镍矿石至总标高达到4.3m、堆载强度至85KPa，保持30天；
第1次卸载：将所堆载的三层镍矿石全部运走，保持堆场空载5天；
第2次加载：将下一批次镍矿石运至堆场，一次堆载至4.3m，保持30天；
第2次卸载：将第2次加载的镍矿石全部运走，保持堆场空载5天；
第3次加载：将下一批次镍矿石运至堆场，一次堆载至4.3m，保持30天；
第3次卸载：将第3次加载的镍矿石全部运走，保持堆场空载5天；
第4次加载：将下一批次镍矿石运至堆场，一次堆载至4.3m，保持40天；
第4次卸载：将第4次加载的镍矿石全部运走，保持堆场空载5天；
第5次加载：将下一批次镍矿石运至堆场，一次堆载至4.3m，保持40天；
第5次卸载：将第5次加载的镍矿石全部运走。
实施例3：
一种采用锰矿石作为堆载料进行堆载预压的方法，步骤是：
⑴测定锰矿石比重为：3.5t/m³，确定加载总标高为：2.5m。
⑵根据工程地质条件及使用要求，确定堆载时间及分级预压荷载控制，最大荷载为使用荷载的2～2.5倍，分级比例为：1:1:1.5，
第一级加载：时间：30天、堆载强度至25KPa、标高至约0.7m；
第二级加载：时间：30天、堆载强度至50KPa、标高至约1.4m；
第三级加载约分4次进行：总时间约170天，有效时间140天；堆载强度至85KPa；标高至约2.5m。
第三级加载的具体流程为：
第1次加载：在第二层锰矿石的上部堆载第三层锰矿石至总标高达到2.5m、堆载强度至85KPa，保持30天；
第1次卸载：将所堆载的三层锰矿石全部运走，保持堆场空载10天；
第2次加载：将下一批次锰矿石运至堆场，一次堆载至2.5m，保持30天；
第2次卸载：将第2次加载的锰矿石全部运走，保持堆场空载10天；
第3次加载：将下一批次锰矿石运至堆场，一次堆载至2.5m，保持40天；
第3次卸载：将第3次加载的锰矿石全部运走，保持堆场空载10天；
第4次加载：将下一批次锰矿石运至堆场，一次堆载至2.5m，保持40天；
第4次卸载：将第4次加载的锰矿石全部运走。
实施例4：
一种采用铜矿石作为堆载料进行堆载预压的方法，步骤是：
⑴测定铜矿石比重为：3.2t/m³，确定加载总标高为：2.6m。
⑵根据工程地质条件及使用要求，确定堆载时间及分级预压荷载控制，最大荷载为使用荷载的2～2.5倍，分级比例为：1:1:1.5，
第一级加载：时间：30天、堆载强度至25KPa、标高至约0.8m；
第二级加载：时间：30天、堆载强度至50KPa、标高至约1.6m；
第三级加载约分5次进行：总时间约190天，有效时间150天；堆载强度至85KPa；标高至约2.7m。
第三级加载的具体流程为：
第1次加载：在第二层铜矿石的上部堆载第三层铜矿石至总标高达到2.7m、堆载强度至85KPa，保持30天；
第1次卸载：将所堆载的三层铜矿石全部运走，保持堆场空载10天；
第2次加载：将下一批次铜矿石运至堆场，一次堆载至2.7m，保持30天；
第2次卸载：将第2次加载的铜矿石全部运走，保持堆场空载10天；
第3次加载：将下一批次铜矿石运至堆场，一次堆载至2.7m，保持30天；
第3次卸载：将第3次加载的铜矿石全部运走，保持堆场空载10天；
第4次加载：将下一批次铜矿石运至堆场，一次堆载至2.7m，保持30天；
第4次卸载：将第4次加载的铜矿石全部运走，保持堆场空载10天；
第5次加载：将下一批次铜矿石运至堆场，一次堆载至2.7m，保持30天；
第5次卸载：将第5次加载的铜矿石全部运走。
实施例5：
一种采用铅锌矿石作为堆载料进行堆载预压的方法，步骤是：
⑴测定铅锌矿石比重为：2.8t/m³，确定加载总标高为：3.0m。
⑵根据工程地质条件及使用要求，确定堆载时间及分级预压荷载控制，最大荷载为使用 荷载的2～2.5倍，分级比例为：1:1:1.5，
第一级加载：时间：30天、堆载强度至25KPa、标高至约0.9m；
第二级加载：时间：30天、堆载强度至50KPa、标高至约1.8m；
第三级加载约分5次进行：总时间约175天，有效时间140天；堆载强度至85KPa；标高至约3.0m。
第三级加载的具体流程为：
第1次加载：在第二层铅锌矿石的上部堆载第三层铅锌矿石至总标高达到3.0m、堆载强度至85KPa，保持30天；
第1次卸载：将所堆载的三层铅锌矿石全部运走，保持堆场空载5天；
第2次加载：将下一批次铅锌矿石运至堆场，一次堆载至3.0m，保持25天；
第2次卸载：将第2次加载的铅锌矿石全部运走，保持堆场空载10天；
第3次加载：将下一批次铅锌矿石运至堆场，一次堆载至3.0m，保持25天；
第3次卸载：将第3次加载的铅锌矿石全部运走，保持堆场空载10天；
第4次加载：将下一批次铅锌矿石运至堆场，一次堆载至3.0m，保持30天；
第4次卸载：将第4次加载的铅锌矿石全部运走，保持堆场空载10天；
第5次加载：将下一批次铅锌矿石运至堆场，一次堆载至3.0m，保持30天；
第5次卸载：将第5次加载的铅锌矿石全部运走。
本发明采用港口矿石(铁矿石及其它金属矿)作为堆载料，取代以往采用的堆载料-山皮土。改变了以往远距离从山区运输山皮石进行堆载的模式，就地取材，实现了降低成本、缩短工期、节能环保的目的。但由于受生产环节限制，矿石堆存时间不确定，分级堆载有一定的不连续性，加载卸载次数较多，在监测数据上反映明显。
图2为加固区采用不同预压方式所需时间对比曲线图，从不同地基处理方式所用时间来看，本发明方法时间较长，但达到的效果与其他方法相同。由于本方法是边进行地基加固，边进行矿石堆存生产，在业主工期允许的情况下，时间越长，产生的经济效益越高，地基处理效果越好。
图3为加固10区堆载期间孔隙水压力变化曲线，满载后期由于多次加载、卸载对孔隙水压力变化曲线造成起伏，但每级加载完成后孔隙水压力都处于消散状态，土体固结良好。最终孔隙水压力消散值满足设计要求。