降雨条件下尾矿边坡稳定性规律模拟研究

以四川省盐源县平川铁矿黄草坪尾矿库为研究对象,以圆弧形滑动面为计算模型,采用Bishop法和瑞典法,应用SLIDE软件对四川省盐源县平川铁矿黄草坪尾矿库进行静力稳定性数值分析,得出黄草坪尾矿库在不同坝高的坡面条件下,正常工况、洪水工况及特殊工况下的稳定安全系数,并且对黄草坪尾矿库在不同降雨条件下,不同坝高的稳定安全系数规律进行总结,该稳定性规律可为尾矿坝设计与安全建设提供技术支撑。     

尾粉砂干堆尾矿坝安全影响因素的敏感性分析

降雨强度、初始饱和度、压实系数和张裂缝位置皆为尾粉砂干堆尾矿坝安全性的主要影响因素,其影响主要体现在安全系数、浸润线高度和某断面上潜在滑动面深度。为了探究各影响因素对尾矿坝安全性的敏感性,以某尾粉砂干堆尾矿坝为例,采用正交试验设计和数值模拟相结合的方法及熵权决策法,对4个主要影响因素进行敏感性分析。结果表明:尾粉砂干堆体在降雨条件下只产生表面滑动,不会发生整体性滑坡;不同指标下的最优最劣组合方案不完全相同,但经过熵权决策法综合分析,发现初始饱和度(S)的影响程度最大,且安全系数指标是最佳评价指标;在评价尾粉砂干堆体安全性时,采用3个指标进行多角度综合分析,可得到更精确的结果。     

基于贝叶斯决策的尾矿坝干滩长度预警研究

为合理确定尾矿坝干滩长度的监测预警阈值,首先,分析干滩长度和渗透系数的变化特性,结合尾矿坝稳定性分析与贝叶斯决策理论,将干滩长度数据离散化,采用随机变量表示干滩长度的不确定性;然后,依据相关规程将坝体安全系数的范围离散化,建立安全系数与干滩长度间关联的贝叶斯决策模型,并依据最小风险分析原则划分贝叶斯决策分类,再通过最大后验概率确定干滩长度的预警阈值;最后,将该预警模型应用于陕西某尾矿库的干滩长度预警。研究表明：当干滩长度小于170 m时,该尾矿坝存在溃坝风险,通过排渗可使干滩长度增加至175 m以满足坝体稳定性要求。贝叶斯决策预警数据与企业监测数据吻合,预警阈值能客观反应尾矿坝的稳定性状况。     

尾矿坝稳定性精细化评价方法的研究

尾矿库安全与否关系到下游居民生命财产与矿山生产的安全,必须确保其安全运行,因此,需要实时了解和掌握尾矿坝生产期间稳定性的动态演变特性及其安全性。针对现有评价方法的不足,借鉴边坡稳定性评价中精细化评价理论,结合尾矿坝体、基底及其筑坝特点,建立了尾矿坝精细化评价方法。并结合具体工程实例将新方法的评价结果与传统分析结果进行了对比与分析, 结果表明,精细化评价方法的评价结果具有更高的可靠性与精度高的特点,更加接近稳定状态的真值,从而为尾矿坝的安全评价与设计提供了决策依据。     

某尾矿坝稳定性数值分析

基于某尾矿库目前标高和最终标高的概化模型,在正常水位和洪水位两种工况下,采用GeoStudio软件中的SEEP/W模块进行渗流场模拟,并应用SLOPE/W模块对每种条件下尾矿坝的稳定性进行数值计算,得到最危险滑动面和最小抗滑稳定系数。结果表明,在排渗设施正常工作的情况下,尾矿坝边坡稳定性均满足规范要求的最小安全系数,但终高洪水位时坝体安全系数的富余不是很大。同时验证了尾矿坝安全系数随着库内水位的上升以及浸润线深度的变化规律。     

尾矿坝变形规律的灰色Verhulst预测

尾矿坝变形规律预测是矿山尾矿库安全技术管理的重要内容.尾矿坝的变形受多种因素的影响,其中有些因素是可知的,但有部分因素是不确定的,因此尾矿坝本身实际上是一个灰色系统.为了实现对尾矿坝变形趋势的预测,在充分认识尾矿库工程系统及坝体变形数据特性的基础上,采用灰色Verhulst模型对尾矿坝的变形进行预测,并结合某铁矿尾矿坝变形监测实际数据进行预测,模型精度满足要求,表明灰色Verhulst模型用于尾矿坝变形规律预测具有很好的适用性.     

土壤固化剂在尾矿干堆适用性试验研究

为了探究不同类型土壤固化剂在尾矿干堆应用的可行性,选取了有机类（A:环氧树脂E51+环氧树脂固化剂W93与B:环氧树脂E51+环氧树脂固化剂T31）、无机类（C:水玻璃+氯化钙与D:水玻璃+五水硫酸铜+硫酸铝钾）与生物酶类（E:FRT与F:DS）固化剂开展室内试验,对固结后的硬度指标进行测试,并对固化剂的抗高温性能、抗风性能与抗水性能进行试验研究。结果表明:喷洒固化剂的砂模表层会形成一定硬度的壳体;所有固化剂的抗高温效果良好;喷洒了C、D固化剂的砂模在风吹后的质量损失率较其余固化剂的大;B、F的抗水性能在所有固化剂中的效果最好。     

筋带密度对尾矿坝漫顶破坏规律影响研究

基于相似理论和溃决侵蚀原理,进行不同加筋密度条件下尾矿坝洪水漫顶破坏模 型试验,探析了筋带密度对尾矿坝漫顶破坏影响规律。试验结果发现:①随着筋带密度 的增加显著提升了尾矿坝的力学强度,但也导致了坝体内的浸润线升高;②筋带密度的 增加使溃口由“Y”型逐渐向“H”型转变;③筋带密度的增加阻滞了漫坝破坏的发展, 坝体位移及内部应力变化量明显减小;④增加筋带密度提高了坝体的抗冲刷能力,减弱 了洪水对蚀沟两岸尾砂的拉拽作用,保证了蚀沟两翼坝体的稳定;⑤随着筋带密度增加 ,可有效减小坝体位移和溃口深度、宽度的发展,当筋带超过2层后,筋带层数的增加 对坝体溃口宽、深基本无影响。研究成果深入探析了筋带密度对漫顶破坏影响规律,在 尾矿坝加筋研究方面提供了科学依据。     

上游式筑坝法尾矿坝的安全系数随堆筑坝高变化分析

对于投资较少的上游式尾矿筑坝法而言,在实际的堆积施工过程中,由于很难严格按照设计的坡比进行每一级子坝的堆筑,导致矿方无法及时、真正掌握当前尾矿坝的受力性能和稳定状态。因此,针对某典型尾矿坝剖面,采用迈达斯商业软件试用版对尾矿坝的堆积过程进行了模拟分析,利用强度折减有限元方法对施工当前状态的尾矿坝进行了边坡稳定分析,得到了当前状态尾矿坝的塑性剪应变云图和相对应的抗滑稳定安全系数。比较了尾矿坝安全系数随着子坝堆筑的变化情况,结果发现：随着堆积子坝的进行,尾矿坝的整体抗滑稳定系数逐渐减小,此外在初期坝和一级子坝的下游坡脚处容易出现相对较大的变形。此研究结果为矿部管理部门及时了解尾矿坝的稳定程度和实际生产提供了技术支持。     

基于GeoStudio的某加高扩容尾矿坝稳定性分析

模拟正常水位工况、特大暴雨工况和特殊工况3种条件,采用GeoStudio中的渗流和地震计算模块在不同设计工况下进行数值计算,建立某加高改造扩容后的尾矿库模型,并计算其相应的安全系数.分析结果表明:3种工况下的尾矿坝坝体均处于稳定状态,满足规范要求,特大暴雨工况时的浸润线位置随着降雨明显抬高;但在特大暴雨工况+地震工况时...     

考虑干密度影响的尾矿材料土水特征曲线模型及其应用

尾矿坝在运行过程中,堆积尾矿处于干湿交替环境,进行稳定性分析需要确定其抗剪强度和渗透系数。直接测量上述参数存在价格昂贵、耗时等缺点,而土水特征曲线是研究土的非饱和特性的重要工具。针对典型的尾矿材料,分别进行不同干密度尾矿样的脱水试验,测量不同吸力下尾矿样的含水量。在此基础上,整理得到不同干密度下尾矿样的土水特征曲线,采用Gardner模型对其进行拟合,得到考虑干密度影响的尾矿材料土水特征曲线模型。最后,将其应用于尾矿边坡的稳定性分析中,探求基质吸力对边坡稳定性的影响。研究成果可为尾矿材料的力学特性以及非饱和尾矿坝稳定性分析提供理论基础。     

数字尾矿库系统结构及功能实现方法

我国三等以上尾矿库均建成了尾矿库在线监测系统,为进一步提升尾矿库管控水平,提出可在在线监测系统基础上建设数字尾矿库工程的思路。数字尾矿库工程是借助全数字测量、遥感、地理信息系统或全球定位系统等现代化手段采集基础数据,实现尾矿库地形地势、水文气象、监测监控、调洪、尾矿坝稳定、风险分析、设备设施管理、应急培训等功能有机集成的统一管控平台。在总结数字尾矿库研究现状的基础上,借鉴水利水电工程中数字黄河、数字长江工程建设理论和方法,研究了数字山谷型尾矿库系统的功能和实现方法,提出了数字山谷型尾矿库系统的结构框架,并对数字平台建设、调洪演算实现、坝体稳定在线分析预警及应急培训等子系统的实现方法进行了深入研究,研究成果可为后期数字尾矿库建设提供参考。     

FLAC软件在拦水坝稳定性分析中的应用

坝体作为一个复杂的自然-人工系统,坝体的安全有效性受各种内外因素的影响,管理不当,容易引发各种安全环境问题.评估坝体工作十分重要,对提高坝体的本质安全状况和安全管理水平,减少和控制坝体运行中的危险、有害因素,降低坝体生产安全风险、预防事故发生,保护企业及下游居民的财产安全,保持坝区周边的社会稳定等方面都具有重要的意义.介绍了FLAC的概况,并根据已知的工程地质资料及岩石力学参数,用连续快速拉格朗日分析软件FLAC模拟了拦水坝的稳定性.通过模拟出坝体的应力应变和破坏场,了解坝体可能发生变形破坏的区域.为拦水坝的安全管理提供一些理论方面的依据.根据模拟出来的结果,提出了相应的解决措施,确保其正常运行,不至于发生垮坝事故,避免造成人员伤亡和经济损失.     

考虑尾矿材料参数空间变异性的尾矿坝稳定可靠度分析

为客观地评价尾矿坝稳定性,在随机场理论和极限平衡分析框架下,采用考虑参数空间变异性尾矿坝可靠度分析的非侵入式随机有限元法,通过Karhunen Loève级数展开方法离散尾矿材料参数（渗透系数、摩擦角等）随机场,利用Hermite随机多项式展开拟合尾矿坝安全系数与输入参数之间的隐式函数关系;再采用拉丁超立方抽样技术产生输入参数样本点求解多项式展开系数;最后,通过应用到一实际尾矿坝工程说明了该方法的有效性。结果表明,该方法可以真实地模拟尾矿材料的空间变异性对尾矿坝稳定性的影响,保证尾矿坝可靠度分析与确定性稳定分析互不耦合,与10 000次直接拉丁超立方抽样方法相比,该方法具有较高的计算精度和效率。     

基于比奥动力固结理论的尾矿坝地震响应分析

上游法尾矿坝坝体密实度低,饱和区域大,地震作用下极易发生液化进而引起溃坝等重大事故,基于比奥动力固结理论和广义塑性模型,采用有效应力有限单元法对上游法尾矿坝的地震动力响应进行了非线性时程动力计算分析。结果表明坝体地震加速度响应、残余变形、超静孔压等计算结果符合一般规律,其中坝顶下部的超静孔压比值最大,从尾矿坝底部到顶部,加速度放大系数先稍微减弱后显著变大,呈明显的鞭梢效应,说明上游法尾矿坝坝顶部位是地震作用下最为危险的区域,采用弹塑性本构模型对尾矿坝进行非线性动力固结分析是可行的。     

尾矿坝沉积结构特征与性能演化规律研究进展

为了进一步分析尾矿坝沉积结构特征与性能演化规律,本文综述国内外尾矿沉积规律、物理力学特性、服役性能演化规律及溃坝评价方法等有关尾矿坝安全稳定评价的研究现状,指出当前研究存在的不足.在尾矿库沉积规律的研究中,由于模型试验的流槽尺寸有限、边界效应较强,放矿条件不同,对尾矿沉积分布尚未得出一致性规律.而针对多种因素影响下的尾...     

坝体动力抗震及尾矿动力特性分析

为研究尾矿坝的动力抗震特性以及为抗震措施提供理论指导,以四川某尾矿库为例,分析了该尾矿坝在EI Centro地震波、汶川地震波和人工地震波作用下的位移、加速度、液化、安全系数的动力响应特性。采用GDS动三轴仪对该尾矿库的3种典型尾矿进行动力实验,研究结果表明:随着动剪应变幅的增大动剪切模量比逐渐减小,阻尼比逐渐增大;3种尾矿的动压缩弹性模量的倒数与动轴向弹性应变之间的关系为直线关系,在双对数坐标系中,平均有效应力与动剪切弹性模量的关系为直线关系;尾粉质黏土抗液化强度较低,应优化尾矿排放工艺使其尽量沉积到库尾。     

基于拟静力法和有限差分法的细砂尾矿坝动力稳定性分析与评价

通过采用拟静力法和有限差分法两种方法分别对北京密云县的和尚峪尾矿库坝进行了动力稳定性分析,然后计算得到在地震荷载影响下的边坡时程安全系数,并将此处所得到的安全系数与笔者之前采用拟静力法计算得到安全系数进行对比。最后,基于陈育民开发的PL-Finn模型并利用FLAC3D对尾矿坝在地震条件下的液化区域以及液化后的大变形进行了分析。     

尾矿库上覆排土场工程危险源辨识及安全评估技术研究

随着我国对尾砂及尾矿库场地综合利用的更高要求,尾矿库上覆排土场工程的数量不断增多。尾矿库上覆排土场工程是金属非金属矿山高危、典型并涵盖许多关键安全科学问题的特殊工程。提出了“尾矿库上覆排土场工程”的定义,总结了尾矿库上覆排土场工程的结构特点,具备隐蔽工程复杂、尾矿库固结程度难以判断、排土场变形趋势复杂等特点,提出了尾矿库上覆排土场工程危险有害因素的辨识方法;研究了工程中尾矿库固结程度、排土场结构的探测技术和方法,利用图像处理技术分析了尾矿库上修建排土场工程的隐蔽工程质量。基于上述分析结果,提出了尾矿库上覆排土场工程的灾害防治措施。上述成果可为今后在闭库尾矿库上修建排土场的安全鉴定提供重要依据。