尾矿砂介质渗流过程诱发声发射信号特征试验研究*

为了对渗流状态进行预测预报,从而预防渗透破坏事故的发生,基于地下水位上升、不同尾矿砂粒径以及渗流速度诱发的弹性波信号,采用声发射技术对尾矿砂介质的渗流状态进行监测。由800,1 100,1 400 mm 3种不同水头高度（流速）下的水流分别渗入0.1~0.25,0.25~0.5,0.5~1 mm以及混合粒径的尾矿砂介质中,模拟尾矿坝渗流,监测渗流过程的AE信号,分析液面上升、不同粒径尾矿砂颗粒以及不同流速下的渗流AE信号特征。结果表明:在试验所选用的几组粒径中,流速相同时,粒径较大的尾矿砂渗流产生的AE事件数量多、幅值大,即粒径越大,尾矿砂渗流过程的AE信号越强;同一粒径下,流速越小,渗流产生的AE信号幅值越小,AE事件数越少,即流速越小,尾矿砂渗流过程的AE信号越弱;液面上升过程中,在液面位置处产生的AE信号最强,且AE信号随液面位置与传感器距离而变化,越接近传感器AE信号越强,这表明AE技术能够较为准确地监测渗流过程中液面上升。研究结果可为尾矿坝渗流监测提供理论与技术支持。     

基于改进TOPSIS模型的西部河谷型城市生态安全时空分异及障碍因子诊断

西部河谷型城市生态安全及障碍因子诊断对协调西部地区城市生态环境保护与社会经济产业持续发展具有重要意义。基于PSR模型集成改进TOPSIS和障碍度诊断模型,选取2005-2015年西部地区20个典型河谷型城市为评价单元,对生态安全系统时空演化规律及障碍因子进行实证分析。结果表明:1)西部河谷型城市生态安全水平整体呈上升趋势,但总体处于临界安全级(Ⅲ)水平;2)生态安全呈西高东低、北高南低的空间格局特征,生态安全空间差异性明显,但随着时间推移,各城市生态安全差异有缩小趋势,生态安全水平下降的城市数量在减少,生态安全水平上升的城市数量在增加;3)准则层中用地状态和经济响应是制约生态安全的主要障碍因子,指标层中环保投入占财政支出比重、人均公园绿地面积、人均水资源占有量、人均耕地面积、人均城市道路面积、科技投入占财政支出比重、城镇化水平7项因子成为主要的障碍因子。因城市规模不同,西部河谷型城市生态安全主要障碍因子变化特征不一。     

高应力条件下尾矿破碎特性及坝体稳定性研究*

高应力条件下尾矿破碎特性与坝体稳定性研究是高尾矿坝避免溃坝事故的重要参考。分析尾矿颗粒破碎过程中级配曲线的演化规律,提出采用BET测试颗粒比表面积以定量化表征颗粒破碎指标;在室内高应力三轴试验的基础上,阐述高应力条件下尾矿的力学行为,提出高应力条件下尾矿强度准则,并基于该准则对工程实例进行应用分析。结果表明:相比于常用破碎指标,从能量观点出发的BET法比表面积表征尾矿颗粒破碎更为合理;采用线性Mohr-Coulomb准则计算尾矿在低应力阶段的内摩擦角,采用幂函数Mohr强度准则计算尾矿在高应力阶段的内摩擦角;提出1套考虑高应力条件下尾矿强度折减的坝体稳定性分析方法,以供实际工程参考。     

降雨条件下尾矿坝饱和-半饱和渗流模拟分析

降雨条件下,由于渗透压力的存在,降低了尾矿坝坝坡的整体稳定性,可能产生坝体自身的变形和破坏,甚至导致尾矿库溃坝发生.针对某尾矿库,分析了降雨条件下对尾矿坝渗流及稳定的影响,运用饱和-非饱和渗流理论及降雨入渗理论,分析了尾矿坝渗流场的变化过程,根据计算出来的瞬态渗流场,利用非饱和尾砂抗剪强度理论,对尾矿坝的瞬态稳定性进行了分析.研究成果对于提高尾矿坝降雨条件下安全运行,降低尾矿库溃坝事故发生率具有重要意义.     

The internet of things (IOT) and cloud computing (CC) based tailings dam monitoring and pre-alarm system in mines

Tailings disposal is a significant consideration for the mining industry, with the majority of the ore processed in most mining operations ending up as tailings. Several tailings dam failure accidents have occurred during the past few years and mine tailings dam failures, which are disastrous with the serious damage and the loss of lives, are occurring at relatively high rates. To improve the tailings dam safety, a tailings dam monitoring and pre-alarm system (TDMPAS) based on the internet of things (IOT) and cloud computing (CC) is accomplished with the abilities of real-time monitoring of the saturated line, impounded water level and the dam deformation. TDMPAS has helped the mine engineers monitor the dam safety 24/7 and acquire pre-alarm information automatically and remotely in any kind of weather conditions. TDMPAS has been applied in several mines and has demonstrated the feasibility of monitoring the tailings dam physical condition.     

基于JC法尾矿坝稳定性可靠度研究

论述了可靠度理论在尾矿坝稳定性评价中可有效弥补定值法(安全系数法)存在的不足。文中选用JC法作为可靠度分析方法,结合实例对尾矿坝进行稳定性分析,分别求出了尾矿坝在正常和洪水工况下运行时的可靠度指标。并通过与定值法(安全系数法)比较,发现可靠度指标对坝体材料物理力学参数变异性的敏感度高于安全系数,因而得出可靠度方法可以更加全面、客观的反映出尾矿坝稳定性的真实状态。     

尾矿库地震液化机理及抗震评估指标体系研究

2008年"5.12"汶川大地震中,四川、陕西和甘肃三省尾矿库均受到不同程度的破坏和影响。本文针对四川汶川地震造成灾区尾矿库排洪系统失效,坝基沉降,坝体滑坡、垮塌、开裂等现状,对尾矿库地震溃坝机理进行了分析,研究了地震作用机理和地震液化的影响因素;在此基础上,建立起用于评估尾矿库抗震能力和地震溃坝可能性的指标体系,指标体系考虑了地震强度、防洪、抗滑、抗渗透和安全管理五个方面,能够较为全面的分析和评估尾矿库在抗震方面的基本特性,并通过研究给出了各个指标的分级方法。该体系的建立为尾矿库抗震能力评估、避免特殊工况下尾矿库溃坝事故的发生具有一定应用价值,可为尾矿库运行期的安全管理提供依据。     

尾矿坝边坡失稳判据研究

为避免尾矿库失稳破坏所带来的巨大损失和灾难,依据尾矿坝边坡破坏特征,将坝体边坡的破坏全过程分为连续的变形阶段和非连续的滑动阶段。建立相应的数学模型,采用蠕变理论及李雅普诺夫函数法分析尾矿坝边坡变形、滑动过程的稳定性,提出尾矿坝边坡失稳的加速度判据,得出滑动过程位移解析解。运用FLAC3D对山西某尾矿坝边坡进行计算,得到安全系数为1.67,边坡稳定;通过坝体边坡表面某点位移监测曲线可以看出ü<0,采用加速度判据可得此边坡稳定,与数值模拟结论相同。     

某尾矿坝子坝稳定性及加固效果分析

以某尾矿坝为工程背景,根据现场工程地质勘探所获得地质资料及拟加高扩容初步设计资料等,建立三维尾矿坝的数值仿真模型。在此基础上,针对最终设计坝顶标高+260 m(高160 m)情况采用FLAC3D软件中强度折减法求解了坝体子坝边坡安全系数,并确定了潜在滑裂面的位置。根据潜在滑裂面的位置选择土工格栅加固子坝,并通过对加固前后位移场、应力场以及剪切应变增量区的对比分析,表明所采取的加固措施是可行的。     

基于无人机摄影测量的尾矿坝边坡表面变形监测*

为弥补传统基于GPS/GNSS的单点监测方式无法反映尾矿坝整体变形的局限性,提出1种结合坝坡现有位移监测系统的无人机尾矿坝边坡表面变形监测方法。利用单镜头轻小型多旋翼无人机和计算机视觉技术对尾矿坝的空间三维地理信息进行数据采集与重建;基于设置在坝坡表面的位移人工监测点（水泥桩）对多期尾矿坝点云数据进行配准;通过对不同时期尾矿坝点云数据距离的计算实现对其边坡表面变形的整体监测。结果表明:经过雨季冲刷,山东某尾矿坝局部边坡出现冲沟、滑塌、表层滑移等现象;提出的方法能够精细地体现出尾矿坝边坡的整体变形与细节变化,可为尾矿坝边坡整体变形监测方法的拓展提供参考。     

尾矿库溃坝离心机振动模型试验研究

为研究强震作用下尾矿库溃坝动力反应及溃坝演化规律,在清华大学离心机上进行尾矿库溃坝自重加载条件下离心振动模型试验。试验采用离心场图像采集系统、非接触位移测量系统及动态注水系统,采用Kobe波作为地震输入,测量模型加速度、孔隙压力、面板应力变形、坝体位移及其发展变化过程。试验结果表明:地震输入条件下的模型加速度近似均匀分布,尾矿库浸润线的位置随着水位的升高而逐渐上升,孔隙压力增大使得尾矿库坝体强度降低,但在水平地震下,仍能保持稳定。在蓄水过程中,尾矿库坝体产生明显的变形,出现了局部滑坡,但在地震作用下产生的变形较小,并且应变反应波形较为一致,表明尾矿库结构模型地震反应的整体性较好,具有良好的抗震稳定性。     

尾矿库地震溃坝模糊风险评估方法探讨

在研究尾矿库地震作用机理的基础上,对尾矿坝在地震动力条件下溃坝风险进行研究,并提出地震溃坝风险指标,采用模糊评判方法对尾矿坝溃坝风险进行理论分析计算,并运用于实际尾矿库的评价中。可为尾矿库运行期的安全管理提供依据。