尾矿坝堆坝材料非线性力学特性试验研究及数学模型拟合

加强尾矿库安全管理,准确把握尾矿坝堆坝材料物理力学特性和运行规律,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有重要意义.在总结有关尾矿库稳定性分析方法的基础上,利用三轴试验系统,以北京和尚峪尾矿库堆坝材料为研究对象.开展了尾砂非线性力学特性试验研究,整理并得到了用于描述尾砂应力变形特性的三轴试验曲线,并利用邓肯-张EB非线性数学模型对试验过程进行了拟合,拟合结果表明,邓肯-张EB模型能够较好地描述尾砂的受力变形特性.研究结果可为尾矿库安全监测系统位移预警指标的定量预警方法研究提供参考.     

火电厂粉煤灰力学特性试验研究

为了解粉煤灰的工程特性及其力学性质,采用了颗粒分析试验、密度试验、击实试验和压实渗透试验,研究了某电厂粉煤灰颗粒的大小分布规律、干密度与含水率规律、压缩与渗透特性。试验结果表明:粉煤灰的颗粒分布不均匀,粒度偏粗;粉煤灰的干密度越小,渗透系数越大;击实密度对粉煤灰的含水量影响不大;较大的压实度使得粉煤灰颗粒变得更加密实、孔隙比变得更小,导致粉煤灰的渗透系数呈减小趋势。     

尾矿坝管涌的试验研究

管涌会给尾矿坝的的安全带来很大威胁,因此进行管涌的现场试验和室内砂槽模型试验,观察并分析了管涌发生、发展并导致溃坝的机理和过程。管涌的发生与最大有效粒径、饱和容重、渗透系数、下游滤层倾角、地层中土的组成成分、土的级配、水力梯度、土的结构、表面覆盖层土体的内摩擦角、黏滞系数、覆盖层厚度、黏聚力、土的饱和度等因素有关,是一个多元非线性的复杂问题。     

温度变化对煤系砂质泥岩三轴压缩力学特性的影响

为分析温度对煤系砂质泥岩力学参数的影响,利用RMT-150B岩石力学试验系统和GD-65/150高低温环境箱,对煤系砂质泥岩在25~55℃下三轴压缩试验的力学特性进行了研究。结果表明,在试验温度范围内不同温度下煤系砂质泥岩的力学特性有一定程度的差异。随温度升高,峰值应力整体上呈降低趋势;峰值应变在20~40℃逐渐增大,在40~55℃减小;弹性模量随温度升高,在20~35℃逐渐减小,在35~55℃逐渐增大;变形模量随温度升高,在20~45℃逐渐减小,在45~55℃逐渐增大。     

洪水工况下某尾矿坝溃坝试验研究

为探究洪水工况下某尾矿坝的溃坝形式及其破坏发展过程,开展了1∶100的大比尺物理模型试验,并进行了数值模拟试验。模型试验表明尾矿坝的溃坝形式为渗透破坏,其破坏表现形式为流土。模型试验显示浸润线上升的速率先快后慢。停止抬升水头后,由于滞后作用,浸润线在一段时间内仍然会小幅上升。浸润线在坝面出溢的顺序为：第二级子坝—第三级子坝—第一级子坝—第四级子坝。数值模拟得到了与模型试验一致的结果,尾矿坝稳定性分析得到坝体在上游水头为125 m时仍未发生失稳破坏,符合模型试验的观测现象。尾矿坝最终将因流土破坏发展至坝顶产生决口而引发溃坝。大型模型试验法与数值模拟方法相结合研究洪水工况下尾矿坝溃坝问题,可弥补单一研究方法的局限性,分析结果更可靠。     

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。     

分段变速加载对含瓦斯突出煤力学特性影响试验研究

为探究采动应力变化对含瓦斯突出煤力学特性的影响,利用RLW-500G煤岩三轴蠕变-渗流试验系统,对新景矿含瓦斯突出煤进行了不同围压和瓦斯压力下的常规三轴和分段变速加载力学试验。结果表明:煤样在2种应力路径下的全应力应变曲线均可分为压密、线弹性、塑性变形、应力跌落和残余应力5个阶段;随着围压的升高或者瓦斯压力的降低,煤体在2种应力路径下的强度和弹性模量均增大;相较于常规三轴,煤体在分段变速加载路径下的强度普遍增大,峰值轴向应变、峰值环向应变绝对值和峰值体积应变绝对值也普遍增大,失稳破坏瞬间应力跌落和能量释放更加剧烈。Mohr-Coulomb强度准则仍然适用于分段变速加载条件下的含瓦斯突出煤,该研究对于认识煤与瓦斯突出的发生机制具有一定的指导意义。     

自然及强制饱和煤样的力学特征试验研究

为探讨不同饱水状态下煤的力学变化特征,利用RMT-150B岩石力学系统并自行设计及研制煤样饱和试验装置,对自然饱和与强制饱和的煤样进行单轴、三轴压缩静载试验。结果表明:煤样强制饱和前后波速变化明显,强制吸水后波速增加51.75%;强制饱和煤样单轴抗压强度比自然饱和煤样平均降低了7.61MPa,降幅54.83%;三轴压缩时不同围压下强制饱和煤样峰值强度平均降低了19.5MPa,降幅31.18%;强制饱和煤样吸水量较自然饱和煤样大,K值降低。基于Mohr-Coulomb准则及有效应力原理,推导出孔隙水压与黏聚力、抗压强度呈负相关,表明强制饱和煤样的黏聚力与抗压强度均低于自然饱和煤样,并与试验结果对比验证。     

尾矿坝边坡土石混合体强度遇水软化的规律研究

为了揭示露天矿土石边坡的稳定性影响因素,开展土石混合体强度遇水软化的试验研究。首先介绍了制作该试样的方法和试样微观结构特点,然后分别对天然和饱和状态的试样开展三轴压缩试验,得到了3种围压的应力-应变曲线,最后分析了试样强度软化的规律和机制。结果表明:由SEM图像显示土石混合体的微观裂隙发育;三轴应力应变曲线经历了线弹性变形、塑性变形和破坏软化3个阶段;饱和试样的峰值强度大幅低于天然状态下的试样,且软化系数随围压增加而减小;土石混合体的强度软化主要是因为试样经过水的入渗后孔隙结构出现不均匀应力,这也是其强度软化的本质原因。     

三向格栅与细粒尾矿界面特性拉拔试验研究

为提高细粒尾矿坝的安全稳定性,提出三向格栅加筋增强细粒尾矿力学性质的方法,以细粒尾矿为填料,开展不同工况下的双向、三向格栅拉拔试验,分析2种格栅的加筋效果差异,着重研究相对密实度、含水率及法向应力对三向格栅-细粒尾矿界面特性的影响.研究结果表明:三向格栅加筋效果优于双向格栅,界面强度参数上表现为似摩擦角的差异,且法向应...     

FOA优化GRNN网络的尾矿库安全预测

从尾矿库安全管理实际出发,针对尾矿库安全预测影响因素多、波动性大和非线性的特点,提出了果蝇算法优化广义回归神经网络的尾矿库安全预测模型。通过利用果蝇优化算法的全局寻优特性对广义回归神经网络进行参数优化,同时采用相关分析方法选取尾矿库安全评价指标,实现尾矿库的安全评价预测。以辽宁本溪南芬尾矿库为研究实例进行预测仿真,实验结果表明:相较于GRNN网络模型和BP网络模型,采用果蝇算法优化的GRNN模型预测精度更高,适用性更强,在尾矿库安全预测方面具有很大的实际应用价值。     

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。     

我国尾矿库安全现状分析及管理对策研究

该文首先从规模等别情况、安全生产许可证领取情况、设计状况、服务年限情况、筑坝方式、尾矿库安全度状况、应急预案编制情况、评价状况、排洪设施完好情况、下游情况、库区内违章情况等11个当面对全国尾矿库数据进行了统计,综合分析了目前我国尾矿库安全现状。然后,根据尾矿库安全现状,分析了目前我国尾矿库安全管理存在的主要问题。最后,针对存在的问题,提出了我国尾矿库安全管理建议。     

尾矿坝防洪安全及开裂可能性的评价方法研究

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和水利水电工程的实践经验,研究了尾矿坝防洪安全的计算方法,提出了尾矿坝开裂可能性的数学模型和评价方法,模型中将摩尔-库伦强度准则扩展到受拉段,定义了拉压变形的过渡方式,扩展后的强度准则可以描述尾矿坝的压剪、拉剪及拉伸等多种破坏模式。通过计算算例验证了防洪安全计算方法、尾矿坝开裂可能性的数学模型和评价方法能够有效运用于尾矿库的安全评价。     

我国尾矿库安全现状及事故防治措施

尾矿库是一个具有高势能的人造泥石流重大危险,其灾害所带来的损失是相当严重的。近年来,我国尾矿库事故时有发生,给人民生命财产造成了极大威胁,总体安全形势不容乐观。通过对我国尾矿库事故案例的总结和研究,分析我国尾矿库安全现状,为防止尾矿库事故的发生提出相应对策措施。     

低强度胶结充填体相似材料配比试验研究

针对采用物理相似模拟试验模拟充填采矿法时,低强度胶结充填体相似材料配比参数选取问题,以石灰、高岭土、石膏、水和尾砂等作为相似材料,采用回归正交设计试验方法进行了充填体相似材料配比试验,开展了单轴压缩试验,获得了不同配比试样的单轴抗压强度、弹性模量和泊松比等力学试验指标。在此基础上总结了单轴抗压强度、弹性模量和泊松比3个试验指标关于石灰、高岭土、石膏和水4因素的回归方程,并分析了各因素对各试验指标的影响特征。通过物理相似模拟试验的实际应用证明了采用该配比方案总结的回归方程的有效性及相似充填体的良好相似性,该成果对胶结充填体相似材料配比的选取具有一定的参考价值和指导意义。     

基于尾矿库安全物联网决策支持系统研究

尾矿库安全管理是一项非常复杂的系统工程,针对湖南黄金集团高流坑尾矿库安全管理工作人工依赖性强、智能化程度低,灾情实时判断与预警控制决策效率低等不足特点,提出物联网技术,结合先进的数据感知技术,将数据采集、处理、分析及决策等环节进行一体化综合集成,研究设计尾矿库安全物联网决策支持系统。使尾矿库建设运营参与各方加强认知和揭示尾矿库安全灾变规律,为实现尾矿库安全管理智能预警决策提供有力的辅助支持。     

熵权-未确知测度理论在尾矿库安全标准化中的应用研究

为寻求可用于尾矿库企业评价自身安全标准化运行状况的方法,引入信息熵和未确知测度理论。从要求、执行和成果三方面,选取17个相互独立的评价指标,建立尾矿库安全标准化运行状况评价指标体系。分层抽取员工对指标打分,得到指标观测值。采用信息熵确定各指标权重,以优、良、中、差作为评价等级,并对应安全标准化等级中的1级、2级、3级以及未达标。考虑可操作性,选取直线型函数作为单指标测度函数。使用置信度识别准则判定等级,得出尾矿库安全标准化运行状况评价结果。在5家尾矿库企业进行模型应用,并对比专家考评结果。结果表明,熵权-未确知测度模型用于尾矿库安全标准化运行状况评估的评价结果与实际情况吻合度较高,误差在可接受范围内。     

化学环境下的应力-渗流耦合对尾 矿库稳定性影响试验

通过扫描电镜（FE-SEM）、能谱分析（EDX）、X射线衍射（XRD）、LMS-30激光粒度分析等室内试验探究了尾矿库内存在的酸、碱离子对尾矿颗粒的沉降、微观形貌、物质组成以及粒径级配的影响;建立酸、碱影响下的孔隙比与渗透系数的数学关系模型,并将建立的模型用来表征尾矿库内的应力渗-流场两场耦合机制,实现代入有限元计算软件的目的。结果表明:化学因素的存在影响着尾矿颗粒的多项性状,酸性环境下尾矿颗粒发生溶蚀,部分金属元素流失;碱性环境下尾矿颗粒间生成胶结物质,孔隙出现以含氢氧化铁为主的絮状、团簇状堵塞物,改变了渗流速度;尾矿库内浸润线高度在碱性、中性、酸性环境下依次降低,而渗流速度依次升高。