摘要：稀土堆浸场地长期受到化学溶液作用，原位土体结构疏松、强度低下，严重影响边坡稳定与场地安全。为提升该类土体的力学性能，以赤泥、氧化钙和水泥为主要原料，制备复合固化剂，开展不同配比条件下稀土堆浸场地土壤加固试验，并进一步评估了最优配比下不同养护龄期对加固效果的影响。结果表明，T8组（2.0 g水泥+7.0 g氧化钙+21.0 g赤泥）在抗剪强度、黏聚力与内摩擦角方面均表现最优，显著优于其他处理组（P<0.05）；在养护前11 d内，固化试样强度快速增长，后期趋于稳定。研究表明，氧化钙激发赤泥固化剂可显著提升稀土堆浸场地土壤的力学性能，具有良好应用前景。

　　关键词：氧化钙；赤泥固化剂；稀土堆浸场地；土壤加固；应用效果

　　0引言

　　随着稀土资源的持续开采，堆浸法因其工艺简便、成本较低而被广泛应用于稀土矿山的提取过程中[1]。但在长期酸性或碱性溶液的淋滤作用下，堆浸场地原位土体普遍存在结构破碎、强度下降、渗透性增大等问题，极易引发边坡滑移、管涌和地基沉降等工程灾害，给生态环境与生产安全带来严重威胁[2]。赤泥是氧化铝工业生产过程中产生的大宗固体废弃物，富含活性氧化物，在碱性环境中具有较强的胶结与稳定潜力[3]。氧化钙作为常用激发剂之一，能够有效激活赤泥中的铝硅活性组分，促进水化产物生成，从而增强土体的结构强度和抗剪性能[4]。本文分析了氧化钙激发赤泥固化剂在稀土堆浸场地土壤加固中的应用效果，旨在为稀土堆浸场地生态修复及工程整治提供理论依据与技术支撑。

　　1材料与方法

　　1.1采样

　　试验土样取自XX省XX市某稀土堆浸场区，分别在边坡坡顶、坡中、坡脚处采用环刀法（环刀体积60 cm3）取样，每个位置重复取样3次。取样后立即用保鲜膜密封，置于装有减震泡沫的试样箱中保存，避免水分蒸发。采用环刀法测定土壤含水率后，使用鼓风干燥箱于105℃烘干土样，然后过筛，筛网孔径分别为2.0、1.0、0.5、0.25、0.075 mm，分析土样粒径分布，剔除粒径＞2 mm的颗粒，后续土样按该粒径分布进行配比，用于后续试验。

　　1.2试验设计

　　固化剂由标号42.5普硅水泥、赤泥和氧化钙为原料配制。共设计12组不同配比方案，详见表1。实验时按配比混合水泥、赤泥、氧化钙粉末及原状土；按含水率计算补水量后，加入自来水调节含水率至目标值。将拌合物装入标准环刀（直径61.8 mm，高度20 mm），每组制备4个平行试样，自然养护3 d。

　　1.3土壤加固效果测定

　　采用南京土壤仪器厂ZJ型四联直剪仪进行快剪试验，施加竖向荷载（50、100、200、300 kPa），测定土样抗剪强度，并通过莫尔-库仑理论计算黏聚力（c）和内摩擦角(φ)。根据确定的最佳配比后进行养护期土壤加固效果测定，设置7、9、11、13、15、17、21 d共7个养护龄期，分析固化剂长期性能变化。分别于指定龄期取样，重复直剪试验，分析黏聚力（c）和内摩擦角(φ)的动态变化情况。

　　1.4统计分析

　　使用Excel进行数据记录与整理，使用SPSS进行方差分析（ANOVA）比较不同配比组间差异显著性。试验数据以均值±标准差表示，显著性水平设定为P<0.05。

　　2结果与分析

　　2.1不同配比固化剂对稀土堆浸场地土壤的加固效果

　　如表2所示，不同固化剂配比对土样抗剪强度均有显著影响（P<0.05），其中T8组在四个竖向荷载下的抗剪强度均为最高，显著高于其余各组（P<0.05）；对照组CK在所有荷载下的抗剪强度最低，显著低于所有固化处理组（P<0.05），表明固化剂可显著提升土体加固效果。进一步进行莫尔-库仑强度指标分析发现，T8组的黏聚力和内摩擦角分别为198.23 kPa±9.48 kPa和54.47°±2.59°,在所有处理组中均为最高，显著高于其他处理组（P<0.05）；对照组的黏聚力和内摩擦角仍处于角度水平。

　　2.2养护期内土样黏聚力和内摩擦角的变化情况

　　采用最佳配比T8组（2.0 g水泥+7.0 g氧化钙+21.0 g赤泥）进一步评估土样随养护时间的加固性能变化情况，设置7～21 d共7个龄期进行直剪试验，结果见表3，初期（7～11 d）黏聚力维持在较高水平，11 d达到峰值（209.03 kPa），随后略有下降，至21 d时降至189.40kPa，但整体仍高于7d初始值（196.30kPa），表明固化剂在养护初期迅速反应形成强度骨架，后期强度趋于稳定。内摩擦角在9 d时达到最大值（56.12°),此后随养护时间延长呈逐渐下降趋势，至17 d降至最低点（40.33°),21 d略有回升至42.62°。

　　3结论

　　1）不同配比的氧化钙-赤泥复合固化剂对稀土堆浸场地土壤的加固效果存在显著差异（P<0.05）。其中，T8组（2.0 g水泥+7.0 g氧化钙+21.0 g赤泥）在抗剪强度、黏聚力与内摩擦角方面表现最优，抗剪强度在300 kPa竖向荷载下达612.85 kPa±29.76 kPa，黏聚力与内摩擦角分别为198.23 kPa±9.48 kPa和54.47°±2.59°,显著优于其他处理组。

　　2）最优配比T8组在养护前11 d内黏聚力与内摩擦角迅速增长，随后趋于稳定，表明该固化体系具有良好的早期强度发展特性及中后期稳定性，适用于对快速加固与长期安全性均有要求的工程场地。

参考文献

　　[1]鞠炜.新型稀土堆体浸矿优势渗流通道形成机理及封堵方法研究[D].江西：南昌大学，2023.

　　[2]郭钟群，赵奎，金解放，等.离子型稀土开发面临的问题与绿色提取研究进展[J].化工进展，2019，38（7）：3425-3433.

　　[3]王松林.拜耳法赤泥替代烧结法氧化铝生产中高铁矿石实践[J].绿色矿冶，2024，40（4）：67-72.

　　[4]李军，单继雄，胡艳民，等.氧化钙膨胀剂减少碱激发矿渣混凝土自收缩的研究[J].混凝土，2023（1）：78-81.