尾矿库溃坝灾害脆弱性评估指标体系及方法研究

目前尾矿库风险评估的通用方法,是以尾矿坝边坡稳定安全系数作为衡量尾矿库溃坝灾害风险度的唯一指标。该方法忽视了尾矿库固有致灾强度的自然属性,以及尾矿库下游人口分布、社会经济发展水平和资源环境条件的差异,致使在荒无人烟的戈壁滩溃坝风险与在人口密集、经济高度发展的上海市溃坝的风险相同的不科学结论。基于脆弱性理论,在综合考虑尾矿库溃坝固有风险和承灾体内在脆弱性的基础上,运用层次分析方法,建立了尾矿库溃坝灾害脆弱性评估指标体系;基于损失率的承灾体风险损失评估方法,获得人口、财产和生态系统三类承灾体风险损失度,并建立了尾矿库溃坝灾害风险损失度评估方法。相关成果有助于进一步完善尾矿库溃坝灾害脆弱性风险评估技术和风险评估的可靠性。     

尾矿库溃坝灾害风险分级评估的加权云模型研究

为了实现尾矿库坝灾害风险的准确分析,提出了一种尾矿库溃坝灾害风险分级评估的加权云模型。首先基于文献计量法以及相关分级标准构建了尾矿库溃坝灾害风险分级指标体系;然后基于博弈论确定了频次法和投影寻踪算法的组合权重;最后采用云模型来表述各风险等级之间的模糊性和不确定性,并结合基于博弈论的组合权重确定了尾矿库溃坝灾害风险等级的综合隶属度,再采用9组尾矿库实例进行验证加权云模型的评估结果。结果显示,加权云模型评估的9组尾矿库样本结果与实际相符,表明模型具有较高的预测精度,可以为尾矿库溃坝灾害风险等级评估提供可靠的依据。     

尾矿库溃坝后果数值分析

溃坝灾害是尾矿库各类安全事故中后果最为严重、破坏性最强的一类。在对比分析了尾矿库溃坝砂流、水库溃坝水流和泥石流的基础上,探讨了尾矿库溃坝砂流运动状态的3种方法。并结合某尾矿库的实际情况,从5个关键因素入手,依据现有的水力学公式对该尾矿库的溃坝后果进行了数值分析,预测了尾矿库溃坝后果的影响范围,求得溃坝砂流到达下游各截面的时间、最大流量、泥沙深度等关键参数。为尾矿库的风险管理和制定相应的溃坝后果应急预案提供了重要依据。     

基于模糊理论的尾矿库溃坝风险评价模型研究

经调查统计,我国尾矿库存在数量多、规模小、安全度水平低及较多中小尾矿库未经过正规设计等特点,并且绝大多数尾矿库下游为生活区、工矿企业或重要城镇等,因此加强尾矿库风险管理,建立尾矿库溃坝风险评价模型,对于减少和防止尾矿库溃坝事故的发生,确保尾矿库的安全运行,使之更好地为矿山安全生产服务,为国民经济健康持续快速发展服务等方面都具有重要意义.尾矿库工程的稳定性受到众多因素的影响,很多因素既难以确定,又难以定量估计,既有随机性,又有模糊性,具有灰色系统的特性,因此采用模糊评判方法对尾矿库溃坝风险进行分析具有一定的合理性.本文对多层模糊模式识别评价模型在尾矿库溃坝风险评价中的应用进行了研究,提出了基于模糊理论的尾矿库风险评价模型,开发了尾矿库溃坝风险评价软件.上述工作对于评估尾矿库溃坝风险、减少尾矿库溃坝事故的发生具有重要意义.     

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。     

尾矿库溃坝室外模型试验及灾害预测分析北大核心CSCD

为真实模拟尾矿库溃坝灾害后果,提高库区下游事故防控能力,以四川鑫联矿业尾矿库为试验原型,应用模型相似理论进行了室外全溃坝试验,探究了2种不同沟槽条件下,溃坝泥石流的流速变化、冲击高度和沉积深度等流动特性,并预测了下游溃坝影响范围。试验结果表明:流速随下游距离近似呈对数函数逐渐降低,且粗糙度对流速影响较大,有土工布时的流速是无土工布时的1.05~1.34倍;最大冲击高度和最终沉积深度是反映下游溃坝影响范围的重要指标,推算出下游5个断面位置的冲击高度在12~20 m,沉积深度6~14 m;在靠近溃坝口处的冲击高度最大,但沉积深度最小,随矿浆泥石流的运动,冲击高度随地形高差交替变化,而沉积深度总体递增。     

尾矿库溃坝风险定量评价方法探讨

针对目前尾矿库安全评价中无定量评价尾矿库溃坝风险的现状,坝体稳定性计算中未考虑到坝体实际为非均质体的特点,本文提出将容重、内摩擦角和凝聚力三者视为随机变量,采用蒙特卡洛模型计算尾矿坝溃坝失效概率;综合运用水文学、水动力学、非牛顿流体的运动理论,建立尾矿库溃坝后尾矿下泄模型,以计算溃坝淹没范围;综合考虑尾矿库溃坝后生命损失、财政损失和环境损失,计算尾矿库溃坝风险损失度;最终确定尾矿库溃坝风险度,以期提高尾矿库安全评价技术、确保尾矿库安全健康运行.     

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。     

尾矿库溃坝模型探讨

针对尾矿库日常工作中需要对其溃坝可能造成的危害及危害范围进行估计而又没有成熟的模型可用的情况,采用工程类比法,根据泥石流以及水库溃坝等方面的工程经验和数学模型,经过对其相似之处进行类比,并对原有模型进行适当调整,以期得出尾矿库溃坝所形成泥石流的数学模型,并求出其冲击范围和破坏能力,可以为尾矿库的应急管理工作和选址决策提供一个相对成熟和稳定的方法。     

基于物元可拓模型的尾矿库溃坝风险评价研究

为准确的评价尾矿库溃坝风险等级,建立了物元可拓评价模型:首先确定风险评价指标体系与评价标准,通过隶属函数对评价标准进行隶属化,解决其因特征值超出节域范围导致关联函数失效问题与因量纲不一致而造成的不可公度性问题;然后确定其经典域、节域与待评物元,为评价尾矿库溃坝风险等级提供前提条件;再通过计算简单关联函数值与初等关联函数值,确定各评价指标的权重与各等级的可拓关联度;最后依据最大关联原则,确定风险等级,并计算等级变量特征值以更准确的评价其等级。工程实例应用表明,该方法应用于尾矿库溃坝风险评价准确、符合实际情况。     

导致尾矿坝溃坝的因素分析

尾矿库是矿山的一个重大危险源,一旦发生尾矿坝溃坝事故,将造成重大的人员伤亡、财产损失和环境污染,需要引起人们的重视.滑坡(岸坡坍塌)、坝体地震液化、洪水漫坝、渗流破坏等是导致尾矿坝溃坝的主要因素,分析了各因素是如何影响坝体的稳定性,建立了尾矿坝溃坝的故障树,求出了最小割集合和最小径集合,根据前面的分析提出了控制措施,从而为进行尾矿坝的安全评价奠定基础.     

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。     

吊水壶尾矿坝渗流特性三维有限元分析

本文结合工程实例,以吊水壶尾矿坝为背景,建立现状尾矿坝三维模型,利用三维有限元法反演分析现状尾矿坝的渗流场,将计算结果与勘察的浸润面对比分析,验证模型的可靠性和合理性。基于此模型建立加高后的尾矿坝三维模型,计算正常蓄水位和设计洪水位两种工况下的渗流场,分析坝体浸润面埋深、滩长、渗流坡降等,结果表明,不设排渗措施时,尾矿坝干滩长度、浸润面埋深均能满足规范要求,而且尖流性态良好,满足渗透稳定。提出该尾矿坎可通过加高工程来进行渗流控制的建议。     

尾矿坝静力稳定分析的探讨与建议

尾矿坝不同于传统水库土石坝,不应完全按照传统土石坝的稳定分析方法。探讨了上游式尾矿坝静力稳定分析中的常见问题,分析了尾矿坝中孔隙水压力与超孔隙水压力来源,提出dp不大于005mm的尾矿坝年上升速率应不大于20m/a,对于上升速度过快的尾矿坝内应增设排水设施,以利于超孔隙水压力及时消散。在抗滑稳定分析方面,依据土力学的基本原理,明确了有效应力与总应力稳定分析方法的适用条件,将尾矿坝生命周期初期坝施工结束期、堆坝期、退役期等三个阶段,分别采用不同的稳定分析方法与强度参数。还讨论了尾矿坝中的两种特殊材料饱和松     

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.     

土坝漫坝模糊风险分析

对土坝枢纽的事故风险进行识别、对各种失事形式的影响因素的不确定性,特别是模糊不确定性进行分析;考虑设计变量取值的模糊性与大坝失效准则的模糊性,建立了在洪水和风浪共同作用下的漫坝模糊风险模型;然后研究该漫坝模糊风险模型的求解方法,即引入α水平截集的概念,经过模糊化处理后用常规的JC法计算漫坝模糊失事概率.最后,对广西澄碧河水库的漫坝模糊风险进行了实例计算和评价.计算结果表明,随着防洪限制水位的提高,漫坝模糊风险也随之增大,当防洪限制水位从185.00m提高到186.90 m时,该大坝的模糊风险期望值在不考虑防浪墙的作用时为6.03×10-5,在考虑防浪墙作用时为2.698×10-5,均小于其容许风险标准7.12×10-5.据此,可将该水库的风险水位提高1.9 m,从而增加兴利库容76.00×106 m3.考虑漫坝风险的模糊性使失事风险的计算结果更加合理,风险评价更加符合工程实际,将模糊参数进行模糊化处理后,可直接采用现有传统风险计算方法计算失事概率.本文方法便于在工程中推广应用.     

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。     

集对分析法在尾矿坝稳定性安全评价中的应用

本文运用相关性分析,将与尾矿坝稳定有关的参数和设计指标进行分类,建立了相互独立指标的尾矿坝稳定性评价指标体系,并应用集对理论建立了尾矿坝稳定性评价模型。随后通过国内尾矿库专家系统对体系各指标进行的评估,结合层次分析法,得到了各指标的权重;根据集对分析法,并将指标分成3个级别,由于归一化联系数μ的取值范围[-1,1],按照"均分原则",从而提出尾矿库运行期稳定等级的划分方法。最后,应用尾矿坝稳定性评价模型对某尾矿坝稳定性进行计算分析,实例分析表明,本文建立的尾矿坝稳定性评价指标体系和安全评价模型,可以用于评估尾矿库运行期稳定性的状况。     

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。