田亚坤[1]2016年在《干湿循环作用下尾矿砂物理力学特性研究》文中指出由于降水入渗、水分蒸发、浸润线上升和下降等原因,使尾矿长期处于一种循环的吸湿-脱湿状态,在干湿循环过程中尾矿砂的物理力学特性变化机制,关系到整个尾矿坝的安全运行。因此,本文以湖南省内某尾矿坝为研究对象,采用现场取样、室内模拟试验的方式展开研究,首先对尾矿砂的基本物理力学参数进行测试,然后利用自制的分层取样试验装置模拟尾矿砂的干湿循环过程,对经历干湿循环过程的尾矿砂物理力学参数变化进行了详细研究分析,并采用强度折减法基本原理结合数值模拟软件ABAQUS,对经历干湿循环作用后尾矿坝的稳定性影响进行分析。本文的主要研究成果和结论有:(1)在干湿循环试验过程中,发现在不同的干湿循环次数下相同的含水率对应不同的基质吸力,尾矿砂的土-水特征曲线出现滞回效应,并且这种变化在前3次干湿循环过程中变化最大,随着干湿循环过程的继续,土-水特征曲线逐渐趋于稳定。(2)对尾矿砂在不同干湿循环次数时的土水特征曲线进行拟合,得到了干湿循环作用下尾矿砂土-水特征曲线的预测模型。(3)在干湿循环作用下,尾矿砂的抗剪强度随着干湿循环次数的增加逐渐降低,干湿循环4次以后尾矿砂的抗剪强度趋于稳定。强度的变化主要表现在强度参数内摩擦角和黏聚力的变化,随着干湿循环的进行尾矿砂的内摩擦角逐渐减小最终趋稳定,粘聚力也逐渐降低最终趋于稳定。内摩擦角随着干湿循环次数的最初衰减幅度要比粘聚力的衰减幅度大。(4)在干湿循环作用下,基质吸力为10kap尾矿砂的抗剪强度大于基质吸力为15kap时尾矿砂的抗剪强度,并且随着干湿循环次数的增加,在高应力状态下,基质吸力对尾矿砂抗剪强度的增大和减小的影响也会发生变化。(5)尾矿坝的安全系数随着干湿循环作用进行逐渐减低,在前3次干湿循环过程中尾矿坝的安全系数衰减速度较快,随后的衰减速度逐渐趋于稳定。在整个干湿循环过程中,尾矿坝的稳定性系数由2.05下降到1.70,整体下降幅度达到17.1%。同时也说明了干湿循环作用对尾矿坝的稳定性具有一定的影响。
金辰[2]2017年在《本溪市某尾矿坝稳定性分析》文中进行了进一步梳理尾矿是组成矿山的重要部分,尾矿坝能否安全运行不仅会直接影响到其下游居民的人身和财产安全,而且也直接关联着矿山周围的生态环境。随着我国经济的不断进步和快速发展,尾矿坝的数量呈大幅度递增趋势,我国很多尾矿都是超负荷工作或者超高工作,危险度极高,因此,对于尾矿坝的安全问题的研究已经成为众多项尾矿安全工作的重中之重,研究尾矿坝具有很高的学术价值和社会经济效益。本文以辽宁本溪境内某尾矿库为例,以尾矿坝作为研究对象,运用土力学的稳定性计算分析方法和原理,对其安全性和稳定性进行科学的计算与分析,主要包含如下内容:首先以某尾矿坝一年的实测数据为基础,主要选取了影响尾矿坝稳定的十个因素进行分析。分别为:天然密度、水的因素、渗流、干滩长度、汇水面积、尾矿物质、现状坝高、排设系数、堆积容重、浸润线。以上因素对尾矿坝的安全起着决定性作用,利用统计学软件SPSS对其影响的重要程度进行相关性分析,根据我们统计得到的矩阵,对影响尾矿坝安全的五个主要因素:水、浸润线、干滩长度、渗流以及尾矿物质进行了分析。其次,对比分析了目前国内外叁种计算尾矿坝稳定性能常用的的计算方法(极限平衡法、数值模拟法、不确定方法)的优缺点。以辽宁本溪境内某尾矿库工程实际监控数据为基础,利用有限元软件计算了该尾矿坝最危险坡面的稳定性,并对该尾矿坝进行了稳定性分析评价。利用工程钻探、工程地质调查、室内试验以及原位测试等勘察方法和手段,明确了尾矿堆积体的组成、状态和密实程度,提供了尾矿堆积物的物理力学性质指标,对场地的工程地质及水文地质条件进行了勘察与评价;由计算机软件计算得到的考虑二维渗流作用得到的浸润线位置与现场监控实际得到的位置相似度很高,说明我们模拟所选取的参数准确有效,可以以此作为计算依据,对后续其他浸润线计算提供参数基础。由计算结果可知,尾矿库的浸润线埋深较浅,且在尾矿坝坝坡面有溢出点。洪水运行工况下,该尾矿库坝体浸润线于坝坡面出逸,不利于坝体稳定;在正常运行的情况下,本文采用瑞典圆弧法和毕肖普法分别对该尾矿坝的稳定性进行了计算,得到在现状情况下该尾矿坝运行是稳定的;考虑洪水水位影响(最高洪水位+坝体自重),本文采用瑞典圆弧法和毕肖普法分别对该尾矿坝的稳定性进行了计算,计算结果显示,瑞典圆弧法和毕肖普法计算所得最小稳定性系数均大于规范要求的最小安全系数,可见该尾矿坝在洪水位条件下是稳定的;特殊运行条件下,本文分别采用瑞典圆弧法和毕肖普法对该尾矿坝的稳定性进行计算,计算结果表明该尾矿坝在特殊运行情况下该尾矿坝是稳定的。最后,总结归纳在日常运营中尾矿坝所需注意的因素,主要考虑浸润线、洪水排放、反虑以及地震作用四个方面因素。本文针对各个因素给出了合理的具体措施,为尾矿坝的稳定管理起到了一定的参考作用。
辛保泉[3]2017年在《降雨入渗条件下基质吸力对尾矿坝稳定性影响研究》文中认为降雨入渗直接影响尾矿坝土体含水率,含水率的变化会改变土体基质吸力,而基质吸力与非饱和坝体抗剪强度及稳定性紧密相关。目前尾矿坝稳定性分析和研究中很少考虑降雨入渗问题,现有的边坡稳定性分析也多是根据传统的饱和土力学理论进行的,仅考虑了“固-液-气”叁相,缺乏对非饱和土体中的第四相—液-气交界面上收缩膜产生的基质吸力的研究。尾矿坝是一类特殊的非饱和土边坡,基质吸力是非饱和土体有别于饱和土体的根本特性,在稳定性计算和分析时不可忽略。基于此,本文以某尾矿坝为研究对象,首先,系统分析了基质吸力对边坡稳定性的影响机理,并以磷尾矿砂为主要试验材料,通过室内土工试验,测定了试样的含水率、密度和塑限等13项物理性质,以及黏聚力、内摩擦角和渗透系数等4项力学性质,以选定适用于后期试验的尾矿砂材料。其次,通过尾矿坝模型相似试验,研究不同雨强下,尾矿坝的入渗规律及其物理力学特性动态变化规律。然后,采用接触式滤纸法,研究了降雨入渗过程过程中基质吸力随含水率的变化规律。根据Fredlund-Xing模型绘制出尾矿砂的土-水特征曲线(SWCC),并从土体自身因素及外部环境条件两个方面分析了影响基质吸力及SWCC的主要因素。最后,在传统Mohr-Coulomb强度破坏准则基础上,根据Fredlund双应力变量理论,将基质吸力单独作为一个应力变量考虑进抗剪强度计算中。为了避免基质吸力摩擦角φb与有效应力参数?对抗剪强度计算带来的不便,同时也便于极限平衡分析软件Slide的计算,通过对Bishop和Fredlund非饱和土强度公式的组合、优化,基于含水率建立了适用于尾矿坝的“微观Mohr-Coulomb强度公式”。根据格子Boltzmann模型对基质吸力和抗剪强度参数的试验结果进行拟合分析,得到非饱和尾矿坝稳定性安全系数与基质吸力变化关系,并对比分析了考虑基质吸力前后坝体安全系数的变化规律。研究结果表明,降雨过程中随着土体含水率的增加,坝坡安全系数总体上呈先降低后趋于稳定的趋势。自坝体干燥状态至饱和状态时,按传统饱和土力学方法计算得到的安全系数降低了43%,按考虑基质吸力后的新方法计算得到的安全系数降低了61%,变化程度较传统计算方法更为显着。当含水率在土体塑限(16.1%)之前的低饱和度阶段时,传统方法计算出的安全系数较新方法的计算结果偏小,减小了约14.7%;在含水率达到塑限之后的高饱和度阶段,传统方法计算出的安全系数偏大,增大了约26.2%。因此,基质吸力对尾矿坝稳定性安全系数的增强或削弱影响非常明显,在进行尾矿坝稳定性计算和分析时应予以充分考虑。
杜艳强[4]2016年在《细粒尾矿的工程性质及尾矿坝的动力分析》文中研究表明尾矿库是矿山重大危险源,近年来,由于选矿工艺的提高,尾矿粒径越来越细,且我国地震活动十分活跃,尾矿坝地震稳定性问题备受关注。本文以甘肃厂坝铅锌矿尾矿库为例,采用现场试验和试验室测定的手段,对细粒尾矿的沉积规律、固结变形特征、动力特性进行了研究;采用理论分析和数值计算的方法对尾矿坝的溃坝机理和地震反应情况进行了分析;介绍了尾矿坝干堆技术并对其抗震性能进行了研究。本文的主要研究内容及成果如下:(1)通过现场勘探和室内试验分析了细粒尾矿的工程性质:厂坝铅锌矿全尾矿为细粒粉土尾矿,塑性指数为7.4,颗粒级配较好;细粒尾矿的沉积分选作用较差,坝体大部为尾亚黏土,坝壳为尾粉砂;提出了描述尾矿平均粒径分布的波状模型;传统上以颗粒组分对尾矿坝地质剖面进行概化分区的方法并不适用于细粒尾矿,提出了基于平均固结度指标的剖面概化分区方法。(2)通过动强度及共振柱试验发现:围压从400kPa增加至800kPa,全尾矿不同特征周次对应的的动剪应力比下降值约为0.01;震级对全尾矿的总应力强度指标影响不大,其内摩擦角介于21.0°~22.2°之间。在最优含水率时,尾矿的最大动剪切模量和围压之间呈线性增长关系,其动剪切模量以及阻尼比与剪应变的变化关系符合叁参数的Davidenkov模型。(3)通过尾矿的抗液化试验发现:在低剪应力条件下可将细粒尾矿的液化过程分为:孔压快速增长、孔压稳定增长、结构破坏、完全液化四个阶段,提出了相应的双S描述模型,该模型也适用于砂土。液化后细粒尾矿的应力应变关系可分为:近零有效应力状态、有效应力增长、流动变形稳定发展叁个阶段,并提出了描述应力应变关系的叁参数模型;固结围压、相对密度对尾矿的液化后流动变形特征的影响较为明显,而加载速率的影响较小;不同围压下尾矿在液化后的加载过程中,最终孔压比介于0.7~0.9之间。(4)用Geo-studio计算软件对尾矿坝进行了地震反应计算,分析结果表明:在Ⅷ度地震烈度下,尾矿堆积坝坝顶位置水平移约为7cm,垂直位移约为3cm,在水平方向上,地震加速度的放大系数为1.9,在垂直方向上,地震加速度的放大系数为2.16;初期坝坝顶位置水平移约为-1.3cm,垂直位移约为-0.1cm,水平方向加速度放大系数为2.2,垂直方向加速度放大系数为1.98。堆积坝下部与初期坝结合部位可能发生局部破坏,应采取工程措施进行加固。堆积坝部位的静力安全系数为1.926,初期坝部位的静力安全系数为1.894,地震过程中,坝体的最小安全系数Fs在1.4以上,尾矿坝的的整体抗滑稳定性较好。(5)为提高尾矿坝的抗震性能,主要可以从以下几个方面采取措施:改变筑坝方式,降低坝体内部浸润线,土体加筋,加密坝体。介绍了一种新型尾矿干堆技术,干堆技术的关键在于尾矿脱水环节,压滤干堆法中压滤机的处理量较小,运行成本较高,主要适用于小型矿山,而膏体堆存方法更适合大型矿山。Geo-studio软件计算结果显示:采用干堆法进行筑坝,坝体的静力稳定性及抗震稳定性均明显优于传统筑坝方法。
宁民霞[5]2003年在《水对尾矿坝稳定性影响研究》文中研究表明尾矿库是矿山生产中的重要设施，它的运行状况的好坏直接危害到人民的生命和财产的安全。而尾矿失事的原因多是因为水的影响。所以研究水对尾矿坝的稳定性影响有重要意义。 本文通过大量的尾矿土物理力学性质试验资料，建立了含水量与尾矿土性质之间关系曲线；分析了水在尾矿坝区的渗流规律和不同标高时浸润线的变化情况，为分析尾矿坝的稳定性提供依据；结合生产上的工程项目，从包钢尾矿坝的稳定性研究入手，应用有限元法，通过数值模拟分析了水对尾矿坝的静力、动力稳定性影响。最后对尾矿坝的加固处理提出建议。
刘玄钊[6]2013年在《某矿山尾矿坝毛细水上升试验及其对尾矿坝稳定性的影响研究》文中进行了进一步梳理本文以某矿山尾矿坝为研究对象，通过室内试验开展长期的毛细水上升高度测试工作，观察并分析毛细水的上升高度与上升速度，进而通过数值模拟方法研究毛细作用对该尾矿坝稳定性的影响程度，完成的主要工作和成果如下：1)通过室内试验对尾矿坝尾矿砂中毛细水的上升规律进行了研究，对试验结果进行分析得出尾矿砂中的毛细水在上升初期速度很快，短时间内能达到较大高度，前3天的毛细水上升高度约占最终上升高度的50%以上；进一步分析试验结果得到了时间、温度和气压与毛细水上升高度之间的回归方程，温度对毛细水上升高度的影响要大于气压对毛细水上升高度的影响。2)为了预测不同级配尾矿砂中的毛细水上升高度，采用均匀设计法设计了8个级配，这8个级配尾矿砂的毛细水上升高度的规律为上升高度基本上是与粗砂含量呈反比，与细粒含量呈正比；采用多元线性回归对8个级配尾矿砂的毛细水上升高度回归效果很好；将孔隙比和有效粒径作为一个整体因子建立的的回归方程相关程度较高，可信度大，可供该尾矿坝估计毛细水上升高度时参考使用。3)对某矿山的尾矿坝在考虑毛细水和不考虑毛细水两种情况下进行了数值模拟研究，结果显示不考虑毛细水时的安全系数为1.25，考虑毛细水时的安全系数为1.23，这表明毛细作用使该尾矿坝的安全系数降低了1.6%，同时证明毛细水的存在对尾矿坝的安全稳定性有一定的影响。
宁民霞, 王振伟, 殷新宇[7]2006年在《水对尾矿坝的稳定性影响研究》文中认为提出了水对尾矿坝的稳定性影响以及现阶段尾矿坝研究中所存在的岩土力学问题,并提出解决方案。
李亚俊[8]2014年在《毛细作用下的尾矿砂物理力学性质及坝体稳定性分析研究》文中指出尾矿库是矿山重要的生产设施，尾矿坝溃坝是矿山引发灾害的重要形式之一，尾矿坝运行状况的好坏关系到矿山的生产安全及周边人民生命及财产的安全，因此，有关尾矿坝稳定性的研究具有重大意义，而有关毛细水对尾矿坝稳定性的影响却鲜有研究。文章以国家自然科学基金项目(No.51004067)、《毛细水对铀尾矿坝稳定性影响的研究》依托，采用室内模拟试验对湖南省内某尾矿坝毛细水上升规律进行研究，并利用自行设计的毛细水带分层取样装置对不同高度处毛细水带尾矿砂的力学性质进行了系统研究，并采用数值模拟的方法对不考虑毛细水作用、毛细水带尾矿坝材料作为整体考虑、毛细水带尾矿坝材料分层考虑叁种情况下的尾矿坝进行了研究。主要研究成果和结论如下：(1)尾矿坝中的毛细水在上升初期速度很快，随着时间增加，上升速度逐渐变缓，用幂函数对尾矿砂中的毛细水上升进行回归分析，能较好地拟合该尾矿砂中毛细水上升高度随时间的变化关系，获得了该尾矿坝中毛细水上升规律的回归方程;(2)毛细水带内尾矿砂的含水率和重度均随毛细高度而减小，重度随尾矿砂中毛细水含量变化而变化，毛细水带内尾矿砂的粘聚力和内摩擦角均随毛细高度呈先增大后减小的变化趋势；(3)毛细水带内尾矿砂的内摩擦角随含水率的增大呈先增大后减小、最后基本稳定的变化规律，分析认为这是由于毛细水和尾矿砂颗粒的表面特性所导致的；(4)毛细水带内尾矿砂的粘聚力随毛细水含量的增大呈先增大后减小的变化规律。分析认为是土中静电引力和基质吸力共同影响的结果；(5)对不考虑毛细水作用、毛细水带尾矿砂作为整体考虑、毛细水带尾矿坝分层考虑叁种情况下的尾矿坝进行了数值模拟分析显示在不考虑毛细水作用时该尾矿坝的安全系数为1.17，考虑毛细水作用时该尾矿坝的安全系数为1.13，考虑毛细水作用后尾矿坝安全系数有所降低，毛细水的存在对尾矿库的安全运营具有一定影响。
张红军[9]2011年在《尾矿库坝体的稳定性评价》文中进行了进一步梳理尾矿(坝)库在矿山生产中具有十分重要的作用,是维持矿山生产的重要设施。由于尾矿库难以避开居民区和人口稠密区,因此也是重要的危险源,一旦发生溃坝事故,将给下游居民的生命和财产安全带来严重的威胁。所以研究尾矿坝的稳定性有很重要的意义。论文总结了国内外尾矿坝稳定性的研究现状,分析尾矿坝危险有害因素以及由此可能导致的各类事故,在辨识影响尾矿坝稳定性的各类因素的基础上,制定评价尾矿坝稳定性的指标体系。通过大量参阅文献资料选定用集对分析法对尾矿坝的稳定性进行评价。集对分析方法是一种用来评价确定和不确定性系统的方法,而尾矿坝是一个复杂的动态系统,存在很多的不确定性,本文请专家对所建指标体系进行打分,通过集对分析方法对北京首云和尚峪尾矿库的尾矿坝的稳定性进行评价,并在此基础上进一步用故障树分析方法对尾矿坝稳定性进行分析,得出最小割集合和最小径集合,为该尾矿库的安全管理指明方向。
王亮亮[10]2016年在《东乡刘家排采石场爆破震动对临近尾矿坝坝体稳定性影响研究》文中研究说明某采石场生产爆破时可能会对附近尾矿坝的稳定性产生影响,存在馈坝危险,一旦失事,会对下游居民造成财产损失并对他们人身安全构成巨大的威胁。为了研究该采石场在生产爆破时尾矿坝的震动强度,确保尾矿坝的稳定,保障下游居民的财产和人身安全,本文选取该采石场距离尾矿坝较近且具有代表性的生产爆破对其进行测试并进行分析,利用ANSYS LS-DYNA进行模拟研究,使用FLac3D软件对尾矿库加高扩容后的坝体进行预测分析。首先,在采石场选取4个代表性的地点进行实际爆破测试,用爆破测振仪对其进行监测并进行分析,结果表明:4次采场爆破测试,在最大单段药量不超过720Kg参数条件下,采石场爆破在2号副坝和主坝处的震动强度符合抗震安全标准。为了确定采石场爆破的最小安全距离,利用所测得的数据,拟合得到萨道夫斯基公式,按“非抗震大型砌块”可推导出最小安全距离R为138m;在保守情况下,(按土坯房标准),则利用萨道夫斯基公式可推导,最小安全距离R为370m。其次,利用Ls-Dyna软件对在采石场生产爆破时距离尾矿坝最近、炸药量允许的最大值的情况下进行模拟研究,探究其产生的爆破震动对尾矿坝的影响并进行分析,结果表明:模拟分析结果与实测数据所反映的爆破震动传播规律基本一致;Ls-Dyna有限元数值结果较实测值略偏大,其原因是数值模拟计算过程中对炸药进行了简化处理,这使得原本分散装药的炸药变得集中,从而爆破振动加强;岩体和尾矿库进行了理想化处理,未考虑其复杂性等因素;模拟的结果更偏向于安全,对指导爆破工程设计具有一定的参考价值。最后,由于现阶段随着尾矿的排泄,现有的尾矿库库容不足以支持尾矿的排泄,故以尾矿坝需要加高来扩大库容,而随着尾矿的不断排泄,尾矿坝的加高可能会产生一些不确定的因素影响其稳定性。为了探究当坝体堆至最终标高时,采石场生产爆破对坝体的影响,运用ANSYS和FLAC3D对加高后的坝体进行数值模拟预测计算分析。数值模拟分析表明,当尾矿坝加高到设计最高值,即主坝与2号副坝标高均达到80m时,采石场以现阶段使用的生产药量及爆破方式(即总药量不大于30箱炸药(720kg))进行生产,所产生的爆破震动对尾矿坝造成的影响是安全的。分析采石场4次爆破测试并与数值模拟相对比可知,数值模拟对爆破震动进行研究及预测具有重要的指导价值。
参考文献：
[1]. 干湿循环作用下尾矿砂物理力学特性研究[D]. 田亚坤. 南华大学. 2016
[2]. 本溪市某尾矿坝稳定性分析[D]. 金辰. 吉林大学. 2017
[3]. 降雨入渗条件下基质吸力对尾矿坝稳定性影响研究[D]. 辛保泉. 西南科技大学. 2017
[4]. 细粒尾矿的工程性质及尾矿坝的动力分析[D]. 杜艳强. 重庆大学. 2016
[5]. 水对尾矿坝稳定性影响研究[D]. 宁民霞. 辽宁工程技术大学. 2003
[6]. 某矿山尾矿坝毛细水上升试验及其对尾矿坝稳定性的影响研究[D]. 刘玄钊. 南华大学. 2013
[7]. 水对尾矿坝的稳定性影响研究[J]. 宁民霞, 王振伟, 殷新宇. 矿业快报. 2006
[8]. 毛细作用下的尾矿砂物理力学性质及坝体稳定性分析研究[D]. 李亚俊. 南华大学. 2014
[9]. 尾矿库坝体的稳定性评价[D]. 张红军. 东北大学. 2011
[10]. 东乡刘家排采石场爆破震动对临近尾矿坝坝体稳定性影响研究[D]. 王亮亮. 江西理工大学. 2016