尾矿库渗流溃坝模型实验研究

渗流破坏是尾矿库溃坝的重要诱导因素之一,但目前针对渗流破坏对尾矿库溃坝影响的研究还比较少,因此本文以云南某尾矿库为工程背景,采用自制的尾矿库溃坝实验装置,开展尾矿库室内堆(溃)坝模型实验研究,分析在渗流破坏情况下尾矿库溃坝过程、溃口发展、下泄泥砂沉积规律。结果表明：空隙中的可动颗粒被渗出水流带走,造成初始渗流通道建立并扩大,坝肩中部出现“砂流溢出”和“沼泽化”现象;随着坝体集中渗流通道的扩展,出渗点位置上部饱和坝体在自重作用下发生沉降和垮塌,并向上游呈牵引式发展,随后库内水流漫过坝顶垮塌部分的最低点,导致溃口的形成,坝体破坏模式由逆向牵引破坏向溢流侵蚀破坏转变;溃口的发展主要是由溃坝水流对坝体的掏蚀、冲刷所造成,在溃坝的不同时刻溃口发展是不同的,初中期以下切为主,后期为横向展宽以主;由于水流的分选作用,下泄泥砂在坝体下游的沉积随演进距离的增加,表现出由粗到细的规律,且不同位置出现了粒径的分级现象。以上研究成果能为矿山的防灾减灾提供理论基础。     

不同破坏模式下尾矿库溃坝模型试验研究

以辽宁某尾矿库为原型,自主搭建模型试验平台,分别进行突降暴雨洪水漫顶和坝坡管涌2种不同破坏模式下的尾矿库溃坝模型试验.从溃坝发展过程、影响范围及破坏程度等方面对比分析各工况下的溃决机理和破坏过程,得到不利工况,为下游居民安全撤离和制定合理抗灾减灾措施提供依据.结果表明:尾矿库的调洪库容和排洪设施的泄洪能力不足是溃坝模式...     

基于相似理论的尾矿库溃坝模型试验研究

为了定量掌握尾矿库坝体的溃决过程及其对下游的影响,采用相似理论建立尾矿坝物理模型,对某高程尾矿库溃坝进行了详细过程记录和研究,分析溃坝过程中坝址流量、水位过程线以及尾砂向下游演进规律。试验结果表明：尾矿坝在40 min左右发生漫顶、垮塌泄流现象,同时坝址出现洪峰,其最大流量达4040 m³/s,洪峰沿程传播衰减,其下游断面洪峰逐步平坦且形态呈锯齿状;堆积坝最大溃口宽度约110 m,深度约50 m;溃口下游断面水流宽度有所缩窄,随着水流的逐步下移,溃口宽度先增大后逐步减缓趋于平衡。研究表明,尾矿堆积坝顶在溃坝时为尾砂下泄的重点破坏区域,特征断面越靠近堆积坝,冲刷深度越大,离堆积坝越远冲刷深度越小,且冲刷宽度越来越窄,泥沙淤积现象越明显。     

库水位变动条件下的尾矿库溃坝模型试验研究

针对尾矿坝的溃决模式和尾矿库在库水位变动情况下发生溃坝危险等问题,采用自行设计的尾矿库溃坝模拟试验装置并考虑水位变化情况下,开展了尾矿库室内溃坝模型试验。结果表明：1）在库水位变动条件下,尾矿库发生漫顶溃坝,溃坝过程中,水流侵蚀引起的连续下切加深和溃口边壁发生失稳破坏引起的横向展宽是控制溃口演化的两个重要因素;2）坝体在溃决后发生明显的垂直沉降和水平位移,坝体沉降位移主要发生在坝肩和坝体中上部处,而坝体水平位移主要发生于坝体中下部和坝脚处;3）溃口处坝体下沉位移达到最大,溃口下泄泥沙流颗粒粒径随着距溃口距离的增加而逐渐递减,粒径分级现象由不明显到明显,临界距离为距溃口150 cm处。研究为尾矿库在库水位变动情况下的灾害防治提供较好的指导意义。     

尾矿库溃坝对下游高速公路桥梁的损伤和滑动破坏评估

溃坝尾砂泥石流是介于水和一般自然界泥石流二者之间的一种颗粒相对均匀的砂—水混合物浆体,具有高势能、流速快的特性,易对下游高速公路造成巨大威胁,因此开展溃坝尾砂泥石流对下游高速公路的损伤评估,对于保障尾矿库下游高速公路安全具有重要意义。本研究基于尾矿库溃坝数值模拟并结合泥石流领域的损伤和滑动破坏研究,建立了溃坝尾砂泥石流对下游高速公路桥梁的损伤和滑动破坏评估模型。首先,进行尾矿库溃坝数值模拟确定高速公路桥墩前溃坝尾砂泥石流的流速和深度变化;然后,将流速和深度数值模拟结果代入计算公式对高速公路损伤和滑动破坏进行定量评估;最后得出评估结果。以铜山口尾矿库为例开展工程应用,研究结果表明:尾矿库溃坝后高速公路桥墩损伤满足要求,桥墩基础损伤评估中计算出局部冲刷最大深度为4.456 m,大于桥墩基础顶部距离地面的高度4 m,一部分桥墩基础将受到侵蚀破坏;桥梁滑动破坏评估中计算出桥墩抗滑动稳定性系数为1.02,低于规范限制1.2,高速公路桥梁存在横向滑动风险。     

浅谈尾矿库溃坝分析方法

以国内某尾矿库为例,分别采用目前国内较为流行的泥石流危险性评价方法以及溃坝水力学方法进行数值分析,初步探求其溃坝影响范围,并对其计算结果进行对比分析,找出各种方法的利弊.     

尾矿库溃坝有关问题探讨

通过对国内部分尾矿库溃坝事件进行分析,结合尾矿坝的实际情况,深入分析溃坝的具体原因和机理,探讨了适合尾矿库溃坝的水力计算方法和对下游危害程度等问题,从而有利于对溃坝事故进行科学的防范。     

云南某尾矿库溃坝砂流流态研究

尾矿库一旦发生溃坝,库内水和尾砂结合在一起以泥石流的形式涌出,会危及下游人民的生命安全.根据现有的水力学公式对尾矿库溃坝砂流运动形态进行理论计算,根据计算所得结果绘制出溃坝时不同溃坝高度及溃口宽度与尾砂最大流量、到达下游各断面的淹没深度、到达时间、最大流速以及冲击力的关系曲线,并进行分析,为尾矿库管理以及溃坝预防提供依据.     

不同降雨工况下尾矿库溃坝模型试验及潜在经济损失评估研究

采用尾矿库降雨溃坝试验装置,以赣南某尾矿库为原型,对不同降雨工况下(50, 70, 90, 110 mm/h)尾矿库溃坝过程、溃口发展、淹没范围和转运距离、下泄尾砂沉积规律和溃坝影响范围潜在经济损失评估进行尾矿库溃坝模型试验。结果表明：随着降雨强度增加,相同时间阶段坝体的破坏越严重,但对坝体破坏规律的影响并不显著;4组试验中坝体溃口总体呈“喇叭”状发展变化,最终溃口的宽度、深度随降雨强度的增加不断增大,在不同阶段表现出不同特点;溃坝后尾砂流淹没范围随单位时间变化大致分为3阶段,淹没范围、转运距离随不同降雨工况而改变;溃坝尾砂粒径在模型下游的沉积表现出随转运距离的增加而递减,在距模型坝址120 cm处粒径出现较大变化,破坏过程中坝体细颗粒流失对坝体稳定性产生不利影响;通过损失风险评估得出若发生最大降雨工况的溃坝,事故后果严重性等级为“极重度”,该地区经济损失风险β值为1.21%,事故严重影响该地区社会经济。研究成果为尾矿库在降雨情况下的灾害防控提供参考。     

尾矿库安全现状及溃坝失稳研究

主要对当前我国尾矿库的安全现状及特点、尾矿库溃坝机理和溃后泥石流的演进特性进行了综述。在尾矿库溃坝模式方面,尾矿库因漫顶而导致的溃坝属于溢流侵蚀型,因浸润线过高导致的溃坝属于逆流渐进破坏型。尾矿库溃后下泄泥石流的沿程速度变化、冲击力大小和堆积厚度是溃后下泄泥石流演进规律的主要研究重点,三者的变化主要与坝高、溃口形态、不同断面距离坝体距离等因素有关。     

尾矿库槽孔管外包土工布径向渗流试验模型及其渗透特性分析

槽孔管排渗体系对降低尾矿坝浸润线具有重要作用,而以往研究多基于一维试验单独测定土工布的渗透系数,对槽孔管外包土工布整体系统的渗透特性研究较少。首先设计研发了一套针对槽孔管外包土工布排渗体系的径向流试验设备,进而基于研发的试验设备,开展不同水头差及不同土工布层数下槽孔管排渗体系的渗流试验,研究土工布层数和水头差对排渗体系渗透特性的影响。试验结果表明：随水头差增加,槽孔管排渗体系渗透系数具有逐渐增加的规律;随外包土工布由一层增加到二层是渗透系数具有明显减小,但随着土工布层数继续增加渗透系数又出现轻微增加的情况。本文试验结果可为槽孔管外包土工布整体结构在尾矿坝排渗降渗中的应用提供一定参考。     

基于Game theory-VF模型的尾矿坝体稳定性理论研究

为提高尾矿库稳定性评估工作精准度,将可变模糊集理论引入尾矿库稳定性评估中,建立了基于博弈论-可变模糊集的综合评估模型。在综合考虑了尾矿库失稳原因及自然、管理等6个方面因素的基础上,选取了17个指标构建了综合评价指标体系;采用G1-CV法分别确定指标主观权重和客观权重,并基于博弈论计算指标综合权重,通过计算单指标相对隶属度和综合特征值,对河南省栾川县3个尾矿库进行稳定性等级评估,并与云模型和云物元理论评估结果相比较。结果表明:建立的综合评价模型评估结果合理可靠,与实际情况相符合,为尾矿库稳定性评估工作提供了一种新方法。     

尾矿沉积固结对溃坝后尾矿浆体运动特性的影响探究

沉积固结是随着时间增长土体体积压缩的过程。随着尾矿堆积时间增长,孔隙水排出,尾矿密实度增大,土体强度特性和流变特性发生变化。实际生产中尾矿坝加高过快,尾矿沉积固结不充分,不利于尾矿库的稳定,增大了灾害发生几率。通过尾矿库溃坝模型试验探究尾矿沉积固结对尾矿库溃坝后浆体运动特性的影响,研究结果表明:随着下泄距离的增加,尾矿堆积深度逐渐减小,在临近堆积区因底面坡度改变有小幅度的增大;随着沉积固结时间增长,流通区上游尾矿堆积深度逐渐增大,当沉积固结时间超过5h后,尾矿堆积深度开始减小;随着尾矿固结度增大,溃坝量逐渐减少,相较于固结0h溃坝,固结24h溃坝量减小了7%。六组试验堆积区淹没范围随时间的变化规律基本相同,但最大下泄距离随着沉积固结时间增长而减小。用分段函数拟合堆积区溃坝淹没范围随时间的变化规律,为下游防灾避险工作提供参考依据。     

基于FLUENT的尾矿库溃坝数值模拟及尾砂运动分析

尾矿库溃坝时危害巨大,为了研究广东某矿尾矿库溃坝后的后果,现对其溃坝过程进行模拟。该尾矿库分两期设计,第二期在一期坝的基础上采用下游外推式加高,现以该尾矿库为工程背景,根据现场情况取其研究参数,借助FLUENT软件建立尾矿库溃坝过程三维模型,研究其10~100 s内7个时间段尾砂流的运移距离、流动速度、以及冲击压力以及对二期尾矿库稳定性的影响,并根据数值模拟结果制定有针对性的预防和防治措施。。 ,（此处缺关键过程）结果表明：随着时间的增加,尾砂运移距离逐渐增大,流速和压力先增大后减小,尾砂在下泄过程中离坝址处较近的位置破坏的程度最严重,溃坝从发生至结束历时较短仅为400 s。尾砂溃坝冲击力巨大且迅速,但数值模拟的结果对实际预防和治理工程具有指导意义,能有效的保证尾矿库的安全。     

典型缺砂型中线式尾矿库砂量平衡分析及坝体安全研究北大核心

中线式尾矿库往往具有库容大、边坡稳定性高的优势,但由于对库内及库外砂量平衡关系有严格的要求,在我国工程应用相对较少。以某缺砂型中线式尾矿库为案例,结合尾砂旋流分级试验结果,分析了尾矿库总体筑坝砂量富裕与分阶段筑坝砂量存在欠缺之间的矛盾,采用改良坝轴线位置、下游废石填补、优化堆积坝外坡比等工艺技术措施,实现了尾砂中线式筑坝的顺利实施。在此基础上,对尾矿库进行了全面的空间渗流场模拟及坝体稳定性分析。结论表明:各工况下尾矿坝浸润线均相对较深,尾矿库具有较高的坝体本质安全度。     

尾矿坝排渗方法对比分析与研究

简述了水平井-竖直砂袋井联合自流排渗体用于尾矿坝治理技术先进、节能降耗、安全可靠等优点,值得进一步推广使用。     

尾矿库防渗技术及防渗土工材料应用现状分析

随着尾矿库环保监管的日趋规范化,我国尾矿库防渗设施设计建设形成以判别尾矿固废类别为前提,依据尾矿库特定的渗漏条件确定具体防渗方案的形式。尾矿库渗漏类型包括临谷渗漏、坝基渗漏、绕坝渗漏等,针对渗漏类型的不同,通常采用“垂直”、“水平”或“垂直与水平防渗相结合”等多种防渗方式。本文将分析阐述尾矿库常见几种渗漏类型的判别过程,提出依据渗漏类型确定防渗技术方案一般思路。结合防渗土工材料在尾矿库内坡防渗、柔性趾板连接、水平铺盖铺设以及不良地质处理等多方面的应用,分析其对防范尾矿坝渗水跑混、降低渗透破坏风险、减小坝基渗流及满足环保防渗的作用效果；揭示提高防渗土工材料适用性仍需解决的几个关键问题；提出研发低成本、高韧、高延展性土工材料和更为安全可靠的防渗铺设技术以适应于复杂尾矿库地质环境工况,应是防渗土工材料未来发展的一个重要方向。     

唐山某尾矿库坝体稳定性数值模拟研究

以河北省唐山市某矿山尾矿库坝体为例,利用河海大学自主研发的计算软件Auto Bank,并采用瑞典圆弧法和简化毕肖普法分别计算尾矿库坝体在正常、洪水及特殊运行工况下的稳定性系数。坝体在正常、洪水以及特殊工况下运行,采用两种计算方法计算得出的抗滑稳定性系数远大于AQ2006—2005尾矿库安全技术规程的技术要求,处于稳定状态,为该矿山灾害预防和治理提供了可靠的理论依据及技术支撑。     

尾矿库坝体三维渗流场的数值模拟与试验分析

本文以云南某尾矿库工程为研究背景,针对尾矿坝稳定性日渐变差等问题,采用三维数值模拟、堆坝模型试验的浸润线分析结果和室内渗透系数试验等方法,根据室内土工实验的尾矿体渗透系数实验结果,参考国内外尾矿坝渗流计算的渗透系数经验值,考虑到尾矿坝中尾矿体的各向异性问题,选取合理的计算参数,分析尾矿库在不同工况下尾矿坝浸润线的埋深与变化规律,研究表明：试验结果与三维数值模拟计算结果较吻合,能够反映真实情况。     

Effect of seepage control on stability of a tailings dam during its staged construction with a stepwise-coupled hydro-mechanical model

Seepage flow renders tailings dams vulnerable to failure during their staged construction. Draining is one of the most effective measures in improving dam stability. In this study, a stepwise-coupled hydro-mechanical model is employed to examine the effect of seepage control on the stability of a tailings dam during its staged construction. The settlement and deformation of the tailings under gravity load are modelled using the Duncan–Chang non-linear elastic E–B model, and the seepage flow through the tailings with drains is characterised by a variational inequality formulation of Signorini’s condition. The Kozeny–Carman equation is calibrated to illustrate the dependence of hydraulic conductivity on the porosity and volumetric deformation of the tailings. The proposed model was applied to assess the performance of the drains designed for the Luogou tailings disposal in Luanchuan County, Henan Province, China. Numerical results show that the stress-induced variation in tailings permeability could be of 1–2 orders of magnitude, and a proper design of the drainage system is of great importance in lowering the phreatic surface and protecting the tailings from seepage erosion.