基于拟静力法和有限差分法的细砂尾矿坝动力稳定性分析与评价

通过采用拟静力法和有限差分法两种方法分别对北京密云县的和尚峪尾矿库坝进行了动力稳定性分析,然后计算得到在地震荷载影响下的边坡时程安全系数,并将此处所得到的安全系数与笔者之前采用拟静力法计算得到安全系数进行对比。最后,基于陈育民开发的PL-Finn模型并利用FLAC3D对尾矿坝在地震条件下的液化区域以及液化后的大变形进行了分析。     

Study on static and dynamic strength characteristics of tailings silty sand and its engineering application

Through high pressure oedometer-undrained triaxial tests and dynamic triaxial tests, researches were conducted on the static and dynamic strength characteristics of the tailings silty sand of No. 4 tailings reservoir in De-xing copper mine. The Mohr-stress circles of the tailings silty sand under all the testing confining pressure show that the single line failure envelope cannot represent the strength characteristics absolutely, the double line failure envelope can express the strength properties when confining pressures are less than 1400 kPa, and the parabolic failure envelope can reflect the strength characteristics well under all the testing confining pressures. The grading curve of the tailings silty sand indicates that the grain composition is relatively homogeneous. Thus, the tailings silty sand is susceptible to liquefy under the dynamic loading. Dynamic triaxial tests of the tailings silty sand show that the tailings silty sand in deep areas has more liquefaction resistance strengths than in shallow. The possible explanation is that the structure of the deep tailings silty sand is more stable than the shallow one. The tests also reveal that the liquefaction resistance increases with the dry density when it is in the range of 1.51-1.61. The results can be used to guide the construction and ensure the safety of No. 4 tailings dam or other high tailings dams.     

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。     

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。     

三峡库区复杂地形下的降雨时空分布特点分析

根据三峡水库坝区周边10个气象站1992~2002年逐日降雨资料,先用比值法将短期考察资料延长,再通过对比、回归等方法,客观分析降雨量、降雨日数、暴雨量、暴雨日数等指标随时间（年内、年际）和地形（高度、坡向）的变化,其特点如下：三峡坝区冬干、夏雨、秋雨明显,近年降雨增多;与武汉市相比,有降雨日多但降雨量、暴雨日及大暴雨日少的特点;降雨量、降雨日数、暴雨量、暴雨日数等多随高度上升而递增;由于受南北边山地阻挡和峡谷的影响,长江以南降雨大于长江以北;水体抑制库周降雨,且夜间比白天明显,强降雨过程比弱降雨过程明显。三峡地区降雨周边山地多于谷底,蓄水后差异将更明显,使地质灾害容易发生,应引起高度重视。     

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     

尾矿坝渐溃的尾砂泄流理论模型与泄砂量计算

为了建立适用于工程上运用的尾矿坝漫顶逐渐溃坝的尾砂出流计算模型,利用细颗粒泥沙的悬移质运动形式,及含沙浑水的流态变化,建立了理论泄流模型。同时,根据溃坝过程的不同时期,给出了适宜的溃坝水流的流量计算公式、尾砂颗粒的沉速计算方法、挟沙力的计算方法以及浑水容重的计算式。该计算模型有助于渐溃泄沙量的预测,是尾矿坝漫顶逐渐溃坝模型的重要组成部分。     

水库堤坝渗漏的探地雷达探测研究

以甘肃省民乐山丹地震时受到一定破坏的李桥水库为对象,用探地雷达对水库大坝填土不密实引起的渗漏病害进行了探测研究。探测表明壤土心墙填土总体密实性差,松散、不均匀、裂隙较多,坝身长期渗漏已在部分区域形成洞穴。利用探地雷达技术对该水库东、西段坝顶下和坝后道路下心墙内的渗漏通道进行了诊断,进而提出了水库堤坝渗漏破坏经历3个发展时期及其对应的雷达图像特征。     

水电站大坝群安全应急管理协同度测度研究

针对当前水电站大坝群安全应急管理缺乏主动协同而导致资源浪费的情形,提出基于网络层次分析法(ANP)和序参量法的安全应急管理协同度的测度。首先根据文献分析归纳水电站大坝群安全应急管理过程的协同关系,构建包括5个子系统和11个序参量以及33个二级指标的水电站大坝群安全应急管理协同度测度指标体系。其次借助超级决策软件确定各个指标的权重,最后采用序参量法对安全应急管理的预防、准备、响应和恢复4个环节进行协同度测度。将此方法用于国内某流域的梯级水电站大坝群。测度结果表明:该梯级水电站大坝群安全应急管理的响应和准备两个环节各子系统的协同度最高,系统总体的协同度较低,应采取优化措施以提高系统的协同程度。     

尾砂库溃坝对大环江沉积物中重金属的影响

为研究2001年特大洪水导致的北山铅锌矿尾砂库溃坝对大环江沉积物中重金属含量的影响及其潜在的生态风险,沿大环江自北向南设置了21个样点,共采集沉积物样品77个;分别采用SQG(沉积物质量基准)、PLC(污染负荷指数)和Hankson潜在生态风险指数法,对尾砂库下方大环江沉积物表层及剖面中As、Pb、Cd、Cu和Zn 5种重金属进行了分析和评价. 结果表明:大环江沉积物剖面pH平均值在2.09~7.51之间,其中38.1%的采样点土壤pH低于环江县背景值上限;表层(0~25 cm)沉积物中w(As)、w(Pb)、w(Cd)、w(Cu)和w(Zn)的平均值分别是环江谷地土壤平均值的3.2、20.0、59.2、2.1、17.0倍. 沉积物剖面的重金属质量分数分布主要有自上而下先降后升或先升后降2类规律,w(As)与w(Pb)、w(Cu),w(Pb)与w(Cu)、w(Zn),w(Cd)与w(Zn)均呈显著相关. 根据SQG法评估结果,大环江沉积物剖面首层(0~22 cm)w(As)、w(Pb)、w(Cd)和w(Zn)已对水域生物产生严重影响;大环江流域的PLI为2.57,属于极强污染;以环江县土壤背景值为参比值的Hankson潜在生态风险指数分析结果显示,大环江表层沉积物呈现强~极强的生态风险,5种重金属的污染程度为Cd＞Pb＞As＞Zn＞Cu. 尾砂库溃坝导致大环江沉积物中重金属质量分数陡然升高且难以恢复.