影响尾矿坝渗流场的因素分析

在将尾矿坝剖面概化为一基本剖面的基础上 ,探讨了坝体内各层渗透系数之比、尾矿堆坝干滩长度、尾矿堆坝上游坡度、下游坡度、出口附近渗透系数降低等因素对尾矿坝浸润线的特殊影响 ,提出尾矿坝前期设计中应综合考虑能够降低浸润线的各因素 ,以设计出更合适的坝型、排渗设施及其合理尺寸。笔者对影响尾矿坝渗流场的因素分析和研究的结果可为尾矿坝设计、施工及尾矿坝的管理提供参考。     

细粒尾矿坝暴雨蓄洪局部溃塌原因分析

为分析某细粒尾矿坝暴雨蓄洪局部溃决机理,对尾矿颗粒组成及其物理力学指标、尾矿砂沉积分布特征、调洪引起的坝体渗流条件与浸润线变化、渗流稳定以及排水设施等方面进行了分析,同时进行了相应的滑动稳定性计算.根据非饱和土理论从以下几方面探讨了细粒尾矿坝局部失稳原因:降雨使上部子坝非饱和尾亚砂土含水量增加,基质吸力降低导致其抗剪强度下降,浸润线位置上升;排水措施不足以及渗流稳定计算等.     

基于渗透稳定性分析的尾矿库坝体稳定性研究

论述了尾矿库坝体稳定性分析主要理论,鉴于浸润线位置对坝体稳定性的重要影响,从尾矿库坝体渗透稳定性分析出发,提出通过坝体渗流稳定分析计算坝体稳定性的理论;强调了水对尾矿坝稳定性分析的重要作用,总结了尾矿库坝体产生渗漏的原因及种类,得出通过尾矿坝排渗固结提高尾矿坝稳定性的结论.最后提出综合运用各种排渗措施,以降低坝体浸润线,加速尾矿固结,从而提高坝体稳定性.     

尾矿坝浸润线的坝面快速观测方法研究

在尾矿砂含水率和电阻率关系研究的基础上,提出了在坝体表面进行高密度电法测量的方法获得电阻率剖面。该方法通过室内实验,可判断浸润线位置,具有可需钻孔施工,机动灵活,工程量小,误差小,测点多,分辨率高等优点,通过实际工程应用,证明该方法能够快速准确地对尾矿坝浸润线实施观测。     

某铀尾矿库地震和渗流耦合作用下稳定性研究

为了研究某铀尾矿库在不同工况下渗流流态和安全系数,以南方某铀尾矿库为对象,耦合GEO-Studio软件中SLOPE/W和SEEP/W模块,并利用极限平衡理论模拟研究了不同工况下坝体渗流流态和安全系数。结果表明:水流主要通过尾粉土层流过尾矿坝,使水力坡降主要集中在初期坝坡前底部;随着水位上升,坝体中水力等势线越来越稀疏,同时尾矿坝3个渗流截面流速加大; 6~9度地震烈度激励下,尾矿坝安全系数维持在1.23~0.91之间,不能满足规程要求。建议初期坝坡坝底埋设排水管,减小水流对初期坝压力,同时对尾矿坝,特别是尾粉土层进行灌浆加固,提高尾矿坝稳定性。     

基于颗粒级配均匀设计的尾矿坝中毛细水上升规律研究

堆积型尾矿坝坝体颗粒级配情况因尾砂排放和堆积的形式而千变万化,因此仅仅采用海森经验公式估算其毛细水上升情况会造成很大的偏差。为此,以湖南某尾矿坝坝体尾砂为原料,采用均匀设计方案设计并配比了8种尾矿砂,随后对该8种尾矿砂中的毛细水上升情况进行了长达10个月的监测,系统地研究了颗粒级配的差异对毛细水上升过程的影响。研究表明,毛细水初期阶段上升速度与尾矿砂中粗粒颗粒含量成正比,其最终上升高度则由细粒含量所决定。进一步地,还得出了由颗粒级配估算毛细水上升高度的方法,为毛细水上升高度计算理论提供了一种新思路和新方法。     

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。     

毛细驱动诱发的尾矿强度劣化演化规律及机制

为了研究毛细作用对尾矿坝工程性质的影响规律及机制,以陕西某铜矿尾矿为研究对象,通过直剪试验对自然含水状态下、毛细饱和状态下、重力饱和状态下堆积坝外坡和沉积滩面不同距离处的尾矿进行力学性质测试。结果表明：尾矿黏聚力随粒径减小逐渐增大,内摩擦角随粒径减小逐渐减小,二者共同作用影响其抗剪强度;随含水率的增大,尾矿强度逐渐下降;浸润线以上毛细饱和带中尾矿含水率与浸润线以下尾矿含水率相等;基于以上研究结果,引入毛细饱和带概念,提出了基于毛细作用影响的尾矿坝真实浸润线的概念与计算方法,修正了浸润线高度计算公式。     

基于GMS和Slide的透镜体数值模拟和敏感性研究

为准确分析尾矿坝稳定性,充分认识坝内透镜体对尾矿坝的安全影响,确定透镜体对坝体稳定性影响的主要参数,采用条分理论的Slide和有限差分理论的GMS,建立透镜体在尾矿坝的数值仿真模型,通过水位变化,结合水力梯度、浸润线、水压等特征因素及各土层力学参数的敏感性分析,确认透镜体对坝体稳定性的主要影响因素。结果表明:透镜体在坝体的位置分布和力学参数对尾矿坝安全系数存在影响;其摩擦角相比凝聚力的敏感度更高;与其他土层相比,透镜体水头损失更剧烈,水头梯度变化更明显,出现浸润线骤变、波动等现象,影响坝体的稳定性。     

不同筋料对尾矿坝渗透特性影响规律研究

铺设加筋材料作为一种普遍使用的提高土体或坝体稳定性的工程措施,在提高坝 体力学强度的同时,在筋带处形成的混合体也改变了尾矿砂自身的渗透特性。采用理论 分析、渗透试验和数值模拟相结合的研究手段,探析了不同筋带密度下土工格栅与土工 织物对尾矿砂渗透系数的影响。结果表明:土工格栅与土工织物两种加筋方式均会使尾 矿砂渗透系数减小;土工织物加筋在渗流时会阻挡细粒组运移,有效避免细粒组随渗透 水流出,从而降低试件渗透系数;土工格栅则通过横肋对尾矿砂颗粒的嵌锁作用阻滞颗 粒运移,致使渗流过程中孔隙扩展变弱,最终达到降低渗透系数的作用。研究成果加深 了对加筋尾矿坝渗透规律的认识,为研究加筋尾矿坝的稳定性提供了新的思路。     

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。     

提高尾矿库稳定性措施物理模拟试验研究

为探究提高尾矿库稳定性措施的有效性,以阜新阿哈来铁尾矿库为例开展物理模拟研究,分别对比初期坝为土石坝和透水坝时尾矿库浸润线的变化,加设筋带与未加设筋带坝体的失稳过程差异。结果表明,各种库水位条件下,透水初期坝使尾矿库浸润线显著降低,尾矿库失稳时,首先在底部坡面出现裂纹并向内部和上部发展,之后在初始裂纹上部依次产生裂纹并扩展,直至整体失稳,加设筋带时裂纹发展间距小,滑裂带位置浅,失稳过程缓慢,滑裂带尾矿滑经筋带时速度减慢并滚动,滑坡体的整体动能显著减小。     

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Fluent软件的尾矿坝体渗流污染模拟研究

简要分析尾矿渗流污染过程,尾矿坝体是主要渗流治理对象,运用传质原理,引入尾矿废水与污染物之间的曳力系数,提出污染物传质速度与废水速度计算公式,进而改进浸润线计算公式,利用Gambit软件建立了尾矿坝渗流的二维几何模拟模型,将尾矿坝内部的尾粉砂和尾粉土理化特性常数输入Fluent模拟多孔介质模式,模拟废水在其中的流动状态,对比分析污染物在尾矿坝的污染情况.依据模拟结果,分析了尾矿坝废水速度场和压力场,结合公式推测污染情况和浸润线变化.     

某铀尾矿库坝体渗透破坏力学因素分析及试验探究

由于铀尾矿库坝体尾矿砂的碎散性和多相性,渗流作用下相互接触的土颗粒组成的"土骨架"出现的变形或破坏一直受到高度重视,但对其渗透破坏的影响参数试验研究较少。铀尾矿坝体的粗粒土粒径级配不均匀系数、含水率不同的抗剪强度等是影响临界水力坡降的主要因素。在试验的基础上,通过分析得出铀尾矿砂颗粒均匀且级配良好、含水率为26%～34%的粗粒土渗透破坏坡降,比颗粒不均匀、含水率不佳的粗粒土渗透破坏坡降明显提高的结论。     

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。     

富家坞尾矿初期坝坝体稳定性分析及其灾害防治研究

尾矿初期坝的安全运行是保证尾矿库稳定的前提条件。针对富家坞尾矿初期坝局部已出现喷射状渗流并伴有尾矿外泄现象,基于现场调查,分析了尾矿初期坝坝体的组成结构、开展了不同工况下的坝体稳定性研究,并探讨了坝体的灾害防治措施。研究结果表明:尾矿初期坝坝体上部碎石含量少,岩土体强度较高,但其漏水现象较明显;而其下部块石堆砌杂乱,岩土体强度相对较低;针对尾矿初期坝坝体建造质量差,部分已出现贯穿性渗流的坝体宜采用注浆方式进行加固,但其注浆压力不宜超过0.2 MPa。研究成果能为富家坞尾矿库的灾害防治提供理论依据。     

非饱和尾矿砂抗剪强度参数分布与安全影响

为探究非饱和尾矿砂对尾矿库安全状态的影响,首先通过二维非饱和渗流试验和常规直剪试验相结合的方法研究非饱和尾矿砂黏聚力、内摩擦角的空间分布特征;然后利用参数优化方法确定解析模型中的未知参数,并用优化后的模型拟合非饱和渗流试验结果;最后采用数值计算分析非饱和尾矿砂对尾矿坝安全系数的影响。结果表明:非饱和尾矿砂含水率在水平和竖直方向呈指数分布规律;黏聚力随含水率的增加先增后减,内摩擦角随含水率的增加单调递减,抗剪强度参数具有空间分布;引入非饱和尾矿砂后尾矿坝安全系数明显减小,随着非饱和尾矿砂厚度的增加,安全系数缓慢减小。     

浸润线深度对尾矿坝稳定性分析的影响研究

鉴于当前尾矿坝在线监测系统中关于浸润线深度预警指标存在的难定量化问题,基于尾矿库概化模型,假定三种平均坡度,四种浸润线深度,采用FLAC2D软件试用版对尾矿坝的抗滑稳定性程度进行了模拟分析,得到了每种条件下尾矿坝的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平均坡度以及浸润线深度的变化情况,结果发现：平均坡度对尾矿坝的稳定性影响显著,尾矿坝的整体抗滑稳定系数随平均坡度的减小逐渐增大;此外在平均坡度相同的前提下,浸润线深度自5m增加至10m的区间内,浸润线每增加1m,安全系数提高的程度最大约为5%左右,随后提高的程度逐渐减小,直至稳定在3%左右。此结果为在线安全监测系统的预警提供了技术支持。     

基于最大Lyapunov指数分析的尾矿坝浸润线控制混沌方法

为了改善尾矿坝浸润线状况，提出了一种控制混沌方法。该方法对时间序列叠加一个周期振动，通过最大Lyapunov指数分析，来判别叠加前后系统混沌特性的变化，进而实现控制混沌。应用这种方法，分析了银山铅锌矿尾矿坝浸润线实测数据。结果表明，叠加周期振动可以降低最大Lyapunov指数。最大Lyapunov指数的降低程度与振动周期成负相关，与振幅成正相关。采用控制混沌方法，即对尾矿排放、库水位调节、排渗、不同尾矿库的使用等措施进行周期性控制，可以提高尾矿坝安全度，实现尾矿坝科学管理。中还以防洪高度为例，具体分析了尾矿坝工程中的控制混沌，表明该方法在应用上是可行的。