尾砂粒径对尾矿坝漫顶溃坝的影响

为探究不同粒径尾砂筑坝的尾矿坝发生漫顶溃坝时的溃决反应,以永平燕仓尾矿库尾砂为筑坝材料,将尾矿砂筛分为中砂、细砂、粉砂,开展溃坝物理模型试验,并采用FLOW~(3D)软件进行数值模拟验证。结果表明:中砂筑坝时,漫顶溃坝溃决形式主要表现为冲刷推移破坏;粉砂筑坝时,溃决形式主要表现为侵蚀下切破坏;细砂筑坝时,则表现出冲刷推移和侵蚀下切2种特性。物理试验和数值模拟在溃坝流量、时间等方面取得较好的一致性,证明物理模型和数值计算相结合的方法在模拟尾矿库漫顶溃坝中具有一定的可靠性。     

细粒尾矿坝漫顶溃坝机制及灾变过程

为阐明细粒尾矿坝漫顶溃坝事故的致灾机制,在力学分析的基础上,借鉴前人成果,研究漫顶溃坝事故的产生机制和灾变过程。分析结果表明,尾矿坝的漫顶溃坝破坏是由水流牵引应力对坝顶溃口形成的促进作用、下泄水流对溃口的冲切加深作用和边坡失稳对溃口的横向扩展作用3方面共同影响造成的。分析尾矿坝漫顶溃坝的灾变过程可以发现,在坝体横向方向,从下游向上游,尾矿坝被漫顶水流层层剥蚀;在坝体纵向方向,水流的冲蚀作用导致溃口边坡产生间歇性失稳坍塌现象,2个方向的作用导致尾矿坝最终溃决。     

中线式尾矿库洪水漫顶溃坝演化规律模拟研究

为了解中线式尾矿库洪水漫顶溃坝的过程和机理,并提出可行的工程措施,以某中线式尾矿库及下游周边环境为研究对象,采用物理模型试验和数值模拟法对中线式与上游式尾矿库安全性进行对比研究。研究结果表明：由于中线式尾矿库外坝坡堆积粗尾砂的渗透系数偏大,其较上游式尾矿库溃口发展的速率更快,溃坝过程持续时间约14.5 h,坝顶被泄流冲刷形成的溃口宽约289 m,尾矿库下游沟道研究范围内尾矿淤积约871万m³,大量的尾矿仍滞留在库内;采用数值模拟得出的演化趋势与物理模型试验基本一致,但数值模拟计算的尾砂流动速度较快;在拦砂坝下游修建应急拦砂坝工程,物理模型试验表明拦滞尾矿洪水时间约38 min,数值模拟结果表明拦滞尾矿洪水时间约16 min,因此应急拦砂坝措施可有效延长应急逃生时间,减轻溃坝对下游居民的影响。     

筋带对尾矿坝漫坝破坏过程阻滞作用试验研究

为分析筋带在尾矿坝漫坝破坏过程中的阻滞性,基于相似理论和溃决侵蚀原理,进行加筋尾矿坝漫顶破坏模型试验。深入剖析加筋尾矿堆积坝漫顶演化规律和破坏模式,揭示筋带在尾矿坝漫顶破坏过程中的阻滞效应。结果表明:加筋尾矿坝的浸润线上升滞后于未加筋情况;加筋尾矿坝漫坝破坏呈台阶破坏模式;筋带对尾矿坝漫坝破坏发展速度和侵蚀沟深宽有明显的阻滞作用。采取尾矿坝加筋措施能有效防御洪水漫顶溃坝灾害。     

尾矿坝溃坝模型研究及应用

根据多个大坝的实际溃决资料,提出尾矿坝溃坝的数学模型,该模型考虑尾矿的物理力学性质及其在流动中的变形,适合溃坝砂流下泄流量变幅大的特点。并就尾矿坝溃坝后泥石流对坝下游的影响提出预测的方法,该方法确定了泄砂总量、溃坝口平均宽度、坝址最大砂流量、坝址流量过程线等溃坝的重要参数。最后利用数学模型对某尾矿库溃坝砂流进行了预测,并指出该坝下游人员的撤离高程,为防灾减灾以及保护人民生命财产安全等起到了积极作用。     

尾矿坝溃决泥浆运动机制及其预测模型研究

以尾矿溃坝砂流下游演进动力学过程为研究重点,综合运用水文学及水动力学等运动理论和数值计算方法,建立描述尾矿坝溃决泥浆运动的数学模型,采用VOF模型对溃坝后的砂流运动过程进行数值模拟。以某溃决尾矿坝为例,对溃坝后下泄砂流演进过程进行模拟,模拟得到的最终影响范围及泥深均与该溃决尾矿坝溃后的现场观测结果相吻合,证明了模拟的有效性和正确性。     

尾矿库洪水漫顶溃坝演化规律试验研究

为分析尾矿库洪水漫顶溃坝的演化规律,采用物理模型试验方法建立尾矿库漫顶溃坝演化模型。在自主研制的尾矿库溃坝模拟试验平台上,以国内某尾矿库为研究对象,基于非恒定水流泥沙非平衡非饱和冲刷机理,根据模型相似理论和溃决侵蚀模型原理,模拟尾矿库洪水漫顶溃坝过程,建立尾矿库漫顶溃坝演化模型。试验结果表明,尾矿库洪水漫顶溃坝位移与坝体饱和程度有关,坝体浸润线越高,尾矿库溃坝时滑动位移越大,溃口破坏程度取决于溢流对坝体的冲刷侵蚀作用;在该试验条件下,获得尾矿库洪水漫顶溃坝过程中坝体位移、浸润线高度、溃口最大流速和溃口的演化规律。降低坝体浸润线高度、增大安全干滩长度、铺设坝面引流明渠等措施有助于减少尾矿库洪水漫顶溃坝的灾害破坏。     

尾矿坝溃决砂流数值模拟研究及应用

为研究尾矿坝溃决砂流流动状况,基于二维溃坝水流数值模型及高含沙水流运动研究成果,建立尾矿坝溃决砂流数值模型。采用有限体积法对平面二维砂流运动方程及高浓度非平衡全沙输移方程进行离散求解,并运用中心迎风格式计算网格界面通量,且通过对界面两侧变量线性重构,使模型具有空间上的二阶精度。为保证模型的稳定性,用中心差分方法和半隐式方法,分别离散求解摩擦阻力项与底床坡度项。应用二维溃坝水流数值模型和尾矿坝溃决砂流数值模型,分别模拟某省尾矿坝溃决洪水、砂流运动状况。分析结果表明,尾矿坝溃决砂流与普通水坝溃决过程显著不同,受含沙量变化以及水流与泥沙相互作用和河床变形的影响,溃决砂流计算所得溃决不同时刻的流速、泥深与溃决洪水计算所得流速和水深有明显区别。     

不同溃坝条件下尾矿库溃坝试验与灾害影响研究*

为探究不同溃坝条件下尾砂流的演进规律与灾害影响,提高应对尾矿库溃坝灾害的防灾减灾能力。以四川某尾矿库为研究背景,采用模型试验与数值模拟相结合的方法,研究不同溃坝条件下溃坝砂流的演进和沉积规律,并预估溃坝灾害影响。研究结果表明:溃坝方式对溃坝砂流的演进过程、尾砂的沉积分布情况与致灾程度有显著影响;与漫顶溃坝相比,瞬时溃坝砂流的淹没范围更广、破坏性更强;砂流在流动过程中存在水-砂分层流动与沉淀的动态变化过程,其淹没面积大于尾砂的沉积面积;试验与数值模拟结果的一致性较高,采用两者相结合的方法研究溃坝砂流流动规律及灾害影响具有一定的可靠性。     

国内尾矿库物理模型试验研究现状分析*

为提高尾矿库物理试验的科学性与可靠性,采用文献资料收集与分析方法,对国内尾矿库物理模型试验的研究现状与主要成果进行梳理和归纳;总结试验模型存在的问题与不足。结果表明:溃坝机理试验主要研究了管涌渗透、洪水漫顶、地震作用下的溃坝及其演化过程;下游演进试验主要揭示了溃坝过程中泥深、冲击力、流速、泄砂量、淹没范围等时空分布规律;稳定性评价试验主要利用物理试验得到的浸润线位置、尾砂沉积分布等数据建立数值模型,对尾矿库筑坝过程、不同工程状况下的稳定性进行分析;防护试验主要对坝体加筋及拦挡坝防护效果等进行研究。从溃坝机理与过程、溃坝主要影响因素、溃坝下泄物运移过程、物理模型设计和构建、监测技术和手段等方面提出相应的研究建议,供研究学者参考借鉴。     

尾矿库尾砂渗漏的反滤设计探讨

尾矿库在使用的过程中,由于设计或施工的不合理,有可能导致在坝底或坝外坡出现尾砂渗漏的情况,往往造成一定的环境污染.对尾矿库尾砂渗漏的反滤原理进行了总结,并运用这一原理对某尾矿库的尾砂渗漏问题进行了反滤分析及设计,取得了较好的应用效果.     

尾矿坝的失事

尾矿坝失事不仅使尾矿流失,严重时还会破坏下游地区的生态环境,造成巨大的生命财产损失.首先介绍分析了尾矿坝失事与坝型的关系以及溃坝原因和几率的关系.列举了许多国内外重大的溃坝事故和溃坝所造成的损失,分析了溃坝原因.通过国内外的实例说明,希望引起大家对尾矿坝安全工作的重视.     

降雨对尾矿库渗流场的动态影响

尾矿库能否安全运行的影响因素之一就是渗流问题。而降雨又是影响尾矿库渗流场的一个重要因素。运用ANSYS有限元软件的热力学模块建模,计算了3种干滩长度、3种降雨量及7种雨型,共计63种组合工况。分析计算发现,降雨时干滩长度越长,尾矿库出口节点渗透压上升越高。由此可知降雨时,如果尾矿库干滩面未做防渗排水防护措施,那么干滩长度越长对坝体的稳定越不利。建议尾矿库工程设计过程中考虑在干滩面设置防渗排水设施。     

尾矿库溃坝的安全监测

通过尾矿库溃坝事故的原因分析,提出将浸润线、防洪容量、坝体位移和降雨量作为尾矿库监测预警系统的监测指标,详细分析监测指标的设置、原理、功能及预警,实现尾矿库主要安全指标的在线自动监测,为预测尾矿库的运行状况提供了有力的保障。     

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。     

斋家冲尾矿库排水斜槽加固实践

通过对斋家冲尾矿库排水斜槽结构强度演算及危险分析,采用埋设加固方法进行安全整改实践,达到了预期要求和效果。     

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。     

基于层次分析法的尾矿库远程监测单元体系的构建

通过对我国近年来尾矿库发生的事故的统计分析,用系统的观点与层次分析法建立了尾矿库远程监测单元体系,确定各监测单元的权重并进行总排序,为不同实际工程概况的尾矿库选取与之相适应的监测单元进而建立尾矿库远程监测系统提供了科学依据,对保障尾矿库库区下游居民的生命财产安全起到了重要作用,为避免因尾矿库事故而造成的环境污染提供技术支持。     

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Fisher判别理论的尾矿库安全评价模型

结合多元统计分析中的判别分析思想,建立尾矿库安全等级评价的Fisher判别模型。以湖南某尾矿库为例,合理选取一星期内观测的44组尾矿库数据进行判别分析,其中4组为检验样本,不参与判别函数的训练。研究结果表明,安全超高与标准判别函数之间的汇聚组间绝对相关性最大;各类协方差矩阵F检验的显著性概率Sig.0.05,判别分析显著;训练样本回判的正确率高达95%,检验样本判别的正确率达到100%,判别结果与实际尾矿库的安全情况基本吻合,为尾矿库的安全评价提供了一条更加系统、精准的途径。