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。     

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。     

某高尾矿坝设计期渗流与稳定分析

针对某上游式高尾矿坝,采用经验类推方法概化了尾矿坝沉积地层分布。根据经验及相关勘察报告估计了尾矿坝不同分区渗透系数,采用二维及三维有限元方法计算了尾矿坝在汛期和正常运行期不同干滩长度条件下渗流场分布,分别对堆积坝分段变坡及初期坝外甩尾碎石所形成的大型反压平台对渗流场及抗滑稳定的影响做了评估,给出了尾矿坝在不同工况下的渗透稳定性评估结果及抗滑稳定安全系数,为尾矿坝设计提供了依据。     

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FLAC~(3D)尾矿坝几何尺寸对渗流场的影响分析

针对尾矿坝几何尺寸对渗流场的影响,基于FLAC~(3D)显式有限差分法对不同尾矿堆坝坝高、尾矿砂分层线及初期坝坝高等17种不同工况对坝体内浸润线的影响作了系统的分析。结果表明:尾矿堆坝坝高对坝体上游浸润线影响不明显,对坝体下游浸润线的位置影响较大,在尾矿坝运行中后期,随堆坝高度的增加尾矿砂分层线对坝体下游浸润线的位置影响较大,所以合理的放矿工艺可以有效降低浸润线的高度;随着初期坝的升高,浸润线在初期坝上游坡面的逸出点逐渐降低,且浸润线在坝坡处的最小埋置深度逐渐增大,其计算结果可为初期坝的设计提供参考依据。     

尾矿坝位移分级预警阈值研究及规律分析

针对尾矿坝在线监测重建设、轻利用的现状,基于尾矿坝位移在线监测时间序列,通过多步逆向云变换算法(Multi-step Backward Cloud Transformation Algorithm Based on Sampling with Replacement, MBCT-SR)改进云模型,根据“3E_n原则”和内外包络曲线确定在线监测位移的正常运行值,从而建立尾矿坝位移分级预警阈值模型,并利用某尾矿坝全球导航卫星(Global Navigation Satellite System, GNSS)技术表面位移在线监测数据进行实例验证。结果表明：该尾矿坝水平方向位移的黄、橙、红预警阈值分别为8.41 mm/d、12.94 mm/d、19.41 mm/d,呈现出坝体中间预警阈值最大、并由中间向两侧减小的空间变化规律;尾矿坝垂直方向位移的黄、橙、红预警阈值分别为16.56 mm/d、25.48 mm/d、38.22 mm/d,且随着子坝的堆积,预警阈值逐渐增大。     

基于贝叶斯决策的尾矿坝干滩长度预警研究

为合理确定尾矿坝干滩长度的监测预警阈值,首先,分析干滩长度和渗透系数的变化特性,结合尾矿坝稳定性分析与贝叶斯决策理论,将干滩长度数据离散化,采用随机变量表示干滩长度的不确定性;然后,依据相关规程将坝体安全系数的范围离散化,建立安全系数与干滩长度间关联的贝叶斯决策模型,并依据最小风险分析原则划分贝叶斯决策分类,再通过最大后验概率确定干滩长度的预警阈值;最后,将该预警模型应用于陕西某尾矿库的干滩长度预警。研究表明：当干滩长度小于170 m时,该尾矿坝存在溃坝风险,通过排渗可使干滩长度增加至175 m以满足坝体稳定性要求。贝叶斯决策预警数据与企业监测数据吻合,预警阈值能客观反应尾矿坝的稳定性状况。     

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.     

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。     

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。     

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。     

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。     

金属非金属尾矿库安全现状及分析

2003年至2004年,国家安全生产监督管理总局组织了金属非金属尾矿库安全状况的调查,调查了2692座代表性的尾矿库.在被调查的尾矿库中,正常库有643座,占23.9%;经过正规设计的有1253座,占43.9%;定期进行过风险评价的206座,占7.7%;且很多尾矿库下游是高密集人员集聚区,一旦发生溃坝事故,将造成重大人员伤亡和财产损失.我国尾矿库安全状况令人担忧.     

基于改进CM的尾矿坝体变形4级预警阈值确定方法*

为改善我国尾矿库在线监测系统由于重建设、轻利用而导致的事故预警能力被制约的现状,以尾矿坝体变形速率监测指标为研究对象,通过引入改进云模型,根据3E规则确定尾矿坝变形监测的正常运营值边界,建立尾矿库坝体变形速率4级预警阈值确定模型,以湖北省某尾矿库为例进行实例分析。结果表明:通过提出的坝体预警阈值确定方法,可得出尾矿库坝体变形速率黄、橙、红各级预警阀值分别为10.842,16.68,25.02 mm/d;进一步与典型小概率法计算结果对比表明,所提出的尾矿坝变形速率4级预警阈值确定方法更加科学合理,可用于尾矿库重要安全监测指标预警值的确定。     

基于熵技术的尾矿库安全模糊综合评价体系研究

在以往对尾矿库安全评价时,常常只对尾矿库的地质情况、坝体结构、防洪能力和坝体稳定性等进行安全度计算,然后评价尾矿库安全性,但都未能全面综合地判定尾矿库的安全运行状况。针对尾矿库安全评价具有定性指标多、定量指标少、评价主观性过强、客观性偏弱等特点,建立涵盖坝体稳定性、排洪安全性、输送及排放安全性、监测可靠性、管理全面性为一级指标的尾矿库安全现状评价指标体系。利用信息论中熵的概念计算客观权重的方法,避免人为主观的影响,提出尾矿库安全模糊综合评价模型。应用该模型对陕西省某尾矿库的安全现状进行评价,根据评价结果并结合评价指标的权重探索尾矿库存在的安全隐患,为进一步整改提供理论依据,具有一定的使用价值。     

尾矿坝的液化判别研究

概述尾矿坝液化试验判别的一般步骤,即根据《建筑抗震设计规范》中的初判条件对尾矿坝土层进行初判,在尾矿坝土层不满足初判的条件下,利用标准贯入试验对尾矿坝是否存在液化危害进行复判。影响尾矿料液化的因素很多,现有的液化判别方法过于繁琐,在综合考虑希德简化法和《构筑物抗震设计规范》提出的简化法的基础上,提出了一种主要考虑地震震级以及尾矿料的中值粒径、相对密度、静应力和尾矿料物理力学指标影响因素,并将其他影响因素综合为一个影响因素的简化判别法。以某个进行了标准贯入试验的尾矿坝为工程实例,采用简化判别法对该尾矿坝进行理论分析计算,并对试验和计算结果进行比较,得出理论分析结果与试验结果一致,表明该方法切实可行,可供类似工程参考。     

尾矿库安全评价中的科学问题及评价方法探讨

尾矿库的安全稳定在矿山的安全生产和环境保护中具有十分重要的意义。尾矿库安全评价应该研究坝及其附属构筑物的安全状况，评价尾矿库的安全等级。本文立足于尾矿库工程的实践经验，探讨了尾矿库安全评价中应该涉及的科学问题，并对其相应的评价方法进行了探讨，指出了尾矿库安全评价应该采用的基于有限元理论的定量评价方法。本文认为排水不良和地震液化是影响尾矿坝稳定性的重要因素，应该在评价过程中给予重点的关注和研究。此外，在尾矿库的安全评价中，应更多地采用有限元数值计算方法研究上述科学问题。     

尾矿库在线监测系统中位移数据分析方法探讨

尾矿库的安全稳定在矿山安全生产和环境保护中具有十分重要的意义,国家已明确要求三等及三等以上尾矿库应安装在线监测系统。本文在总结我国尾矿库在线监测系统结构和建设情况基础上,分析了当前已建成系统中坝面位移或坝内位移处理方法的现状和存在的不足,并提出科学合理地分析位移数据是关系到尾矿库在线监测系统有效性和适用性的关键技术之一。在总结归纳尾矿库安全领域坝体变形和稳定安全评价方法的基础上,提出了尾矿库在线监测系统中坝面位移和坝内位移定量分析处理的新思路,指出尾矿坝变形过程的数值仿真是校核在线监测系统所得位移数据,进而有效地分析和预测尾矿坝变形趋势的重要手段之一。