基于FLO~(2D)与3DMine耦合的尾矿库溃坝灾害模拟

为预测和评价尾矿库溃坝的致灾情况,提高库区防灾减灾能力,建立尾矿库溃坝数值仿真模型。采用FLO2D泥石流模拟软件对湖南某尾矿库进行溃坝灾害过程仿真,并将模拟结果与3DMine数字矿山软件耦合,实时反演溃坝灾害过程。分析结果表明,该尾矿库溃坝时的最大溃决流速为40.2 m/s,下游沟谷最大淹没深度达13.6 m,溃坝瞬时最大冲击应力达100 MPa。三维动态反演了尾矿库溃坝前稳定状态、溃坝后0.01,0.02和0.05 h的尾砂流动状态和淹没范围。根据溃坝泥砂流动强度,对该尾矿库全部溃坝和半溃坝时的灾害程度进行三色图判别。     

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。     

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。     

尾矿库溃坝淹没范围的定量计算方法研究

为降低人造高势能饱和体-尾矿库在金属非金属矿山安全生产中的危险,提高尾矿库工程溃决的预报预测水平,以溃坝洪水与泥浆的动力学过程作为研究重点,以溃坝洪水运动为主线,综合运用水文学、水动力学等运动理论和有限差分数值计算方法,建立描述尾矿库溃决泥浆运动的数值模型,研究得到尾矿库溃坝淹没范围的定量评估方法。最后进行实际工程预测,计算表明该模型和计算方法可为尾矿库溃坝风险等级的划分提供依据。     

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。     

尾矿库溃坝室外模型试验及灾害预测分析

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。     

基于GDEM-PDyna的尾矿库溃坝三维数值模拟分析研究*

为进一步探究尾矿坝溃决后特有泥石流运移规律,掌握坝体破坏前至溃坝结束全流程发展状态,依托广东省某案例尾矿库为研究对象,采用基于有限元与离散元耦合方法的GDEM-PDyna软件构建泥石流类流体下泄演化数值模型,开展尾矿坝溃决演化分析,动态模拟尾矿库溃决过程中泥砂运动规律及淹没范围,并与MIKE 21软件计算结果进行对比。研究结果表明:尾矿坝溃决后,泥石流类流体流速升高、持续时间较短且尾砂流量发展迅速,2种模拟方法对比结果表明溃坝后坝基位置下泄流量变化与下游敏感点溃坝淹没深度变化情况一致。研究结果可为实现尾矿库下游重点区域灾害评估提供量化支撑,可有效提高尾矿坝溃决后灾害影响评估的精准性。     

基于ISM和因素频次法的尾矿库溃坝风险分级

为解决尾矿库溃坝因素间关联模式干扰其风险评价分级的问题,总结分析国内外尾矿库溃坝事故致因,筛选出导致尾矿库溃坝的16个因素;引入解释结构模型(ISM),构建尾矿库溃坝解释结构模型,理清尾矿库溃坝因素间的层次隶属关系,结合因素频次法和层次分析法(AHP),设计一种不依赖人为主观判断的权重确定方法,计算模型中各因素的权重;依据尾矿库重大危险源辨识与分级标准,构建尾矿库溃坝风险分级方法,并应用该方法确定某尾矿库的溃坝风险级别。结果表明:基于ISM和因素频次法的尾矿库溃坝风险分级结果与工程实际情况一致,该方法能够避免因素之间的关联关系对尾矿库溃坝风险分级结果的影响。     

尾矿坝溃坝后果严重度评价模型研究

尾矿库是一个具有高势能的人造泥石流,一旦溃坝将给当地的工农业生产及尾矿库下游的人民生命财产造成巨大的灾害和损失.分析并提出了影响尾矿坝溃坝后果严重程度的4个主要影响因子(尾矿坝规模、生命损失、经济损失和社会环境影响),依据现行法规,对各影响因子进行了分级,利用综合因子加权法构造了尾矿坝溃坝后果严重度的评价模型,给出了判别严重程度的定量指标.该模型的建立,为尾矿库的风险管理提供了依据.     

基于相似试验的尾矿库溃坝泥石流预测分析

模型试验是较为准确预测尾矿型泥石流危害影响范围的研究手段。以四川盐源平川铁矿58号尾矿库为研究原型,应用相似试验原理建立该库的试验模型,进行全溃坝试验。试验中冲击压力在断面1达到峰值21 kPa;泥深呈周期性变化在断面2达到最大值5.8 cm,流速随泥石流演进长度不断减小,在断面1出现最大流速1.7 m/s。试验结果表明,溃坝泥石流的冲击压力、泥深和流速在运动过程中先快速到达峰值,然后逐渐减小,而泥深的变化呈现一定的波动性。各断面冲击压力、泥深和流速的峰值出现的时间并不相同,其出现先后与流通地形有很大关联。     

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。     

常见溃坝模型综述

溃坝模趔对溃坝过程进行模拟,预测溃口发展及溃坝洪水过程线,对于大坝失事后果的评估、防洪减灾以及保护人民生命财产安全等具有重要意义.对过去出现的各种常见溃决模型进行了分类和总结.分析了各自特点,并对一种新出现的土坝溃坝机理学说进行了介绍和分析.     

尾矿库重金属污染物迁移的现代数值模拟方法

为了给研究重金属污染物迁移提供指导性的方法和步骤,力求总结出尾矿库重金属污染物迁移的一般性研究方法。以尾矿库重金属污染为研究对象,采用事故树和鱼刺图对尾矿库重金属污染进行分析,找出主要污染源,建立污染物迁移数学模型,系统地归纳尾矿库重金属污染物迁移数值模拟软件,对主要污染源进行分析得出结论。结果表明各种研究手段之间存在步步深入,前后承接的联系,由此建立尾矿库重金属污染物迁移的现代数值模拟方法,提出尾矿库重金属污染物迁移的数值模拟方法的一般操作步骤。     

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。     

基于EEMD-LSTM模型的尾矿库风险预测模型研究*

为了提高尾矿库风险预警能力,针对尾矿库稳定性受多种风险因素影响,以及风险变化的非线性,提出1种融合集合经验模态分解（EEMD）和长短期记忆（LSTM）的尾矿库风险预测模型。首先,采用皮尔逊相关系数分析尾矿库风险因素之间的相关性;然后,使用EEMD方法分解非线性的位移序列;最后,构建LSTM网络模型预测位移变化。以某尾矿库为例,将EEMD-LSTM模型与EEMD-BP模型、LSTM模型对比分析,评估模型的有效性。研究结果表明:EEMD-LSTM模型对尾矿库风险的预测精度明显提高,对防范化解尾矿库安全风险具有重要意义。     

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。