矿山尾矿库溃坝砂流的计算模拟

就矿山尾矿库溃坝后砂流对坝下的影响提出了一种预测方法，所采用的数学模型考虑了尾矿砂的物理力学性质及其在流动中的变形，数值计算中采用了ＭＡＣ法的交错网格，由于该差分格式是隐式的，所以计算过程中稳定性能好，对边界处有关速度分量无需作内插处理，适应溃坝砂流下泄流量变幅大的特点，通过对金山尾砂坝溃坝砂流的计算，表明计算结果与实际砂流的覆盖范围与厚度较为吻合，数学模式是可用的，最后，应用该数学模型对某一尾矿     

尾矿坝溃坝生命损失风险控制

从尾矿坝溃坝概率计算、溃坝砂流下游演进模拟、溃坝事故造成的伤亡人数估算、溃坝生命损失可接受风险标准的制定及降低风险的最优安全投入几个方面全面系统地对尾矿坝溃坝生命损失风险控制进行了研究.建立了尾矿坝坡失稳破坏的功能函数及我国尾矿坝溃坝个人生命损失可接受风险标准.以某一尾矿坝为例,进行了实例分析.通过对挽救生命损失的最佳安全投入进行计算,得到最优安全投入为390万人民币,并对比美国和我国现行的工伤死亡赔偿标准,建议我国相关部门提高工伤死亡赔偿标准.     

突泄坝址过程线简化分析

溃坝洪水坝址过程线的近似分析，目前多采用宽顶堰公式进行计算。然而坝体瞬间溃决时，坝上游原来静止的水体迅猛加速，形成向上、下游传播的波动，其流态与恒定的堰流有较大的差异。 本文尝试从另一途径进行探讨。在平底、无阻力的简化条件下，应用特征线理论及黎曼方法获得了有限长棱柱体水库的溃坝波解。本阶段只考虑了坝体瞬间全部溃决及下游河道水深较小的情况，并假定河槽具有所谓抛物线形断面。分析成果与两家水槽试验资料作了对比，符合较好，说明本文的分析方法是正确的。 应用本文的理论解可算出突泄溃坝波的各种坝址过程线。文中对三种断面形式的明渠溃坝波进行了计算，提供了通用的无量纲坝址洪水过程线。     

急降雨对尾矿堆积子坝溃坝影响的试验研究

为探究尾矿堆积子坝在不同降雨量作用下的溃坝反应,以湖南某尾矿堆积子坝中尾砂为试验材料,采用自制的尾矿子坝溃决破坏试验装置,探究尾矿在下游运移的长度和淹没高度与降雨的关系.试验结果表明:1)不同降雨工况下,尾砂下游运移长度和淹没高度呈现不同状态.在距离原子坝较远处,随降雨量的增加,溃坝运移距离和淹没高度都相应增加.2)试验中降雨强度取0、20、40、60和80 mm/h,近坝体部位降雨强度为60 mm/h时对子坝危害最严重,较远处降雨强度为80 mm/h时对下游危害严重.3)近坝体处,降雨强度为0和20 mm/h时淹没高度较接近,降雨强度为40 mm/h和80 mm/h较接近;稍远处降雨强度60 mm/h和80 mm/h较接近.研究成果为急降雨导致尾矿子坝呈现不同的破坏状态,进而溃坝这一灾害的演进提供参考,对加强子坝防护,增加坝体整体安全等级措施方面提供依据.     

溃坝洪水演进影响因素分析

溃坝洪水往往会对下游人民财产安全造成巨大影响.基于二维浅水方程数学模型,采用两步Taylor-Galerkin有限元方法进行离散,分析溃坝洪水在演进过程中对下游河道的影响因素,结果表明:库容面积、水深比、溃口宽度等因素均对溃坝洪水的水位、传播速度及流量产生影响.库容面积越小,洪峰达到的最高水位值越大;水深比越大,水流流速越大;溃口宽度越大,洪水水位越高,洪峰流量越大.该分析规律为水库大坝安全多因素风险分析提供了参考,为防洪减灾、灾害评估和人民财产安全保护提供了依据.     

摆头冲尾矿库坝体抗滑稳定性分析

尾矿设施是矿山生产设施的重要组成部分，属于矿山三大控制工程之一。尾矿运行状况的好坏不仅仅涉及到矿山生产的经营管理和效益，更重要的是它将直接影响到库区下游人民生命和财产安全与库区周边地区的生态环境。尾矿坝溃坝事故是尾矿库安全管理工作面临的重要问题之一，导致尾矿库溃坝事故的主要原因是尾矿库坝体失稳。     

地震作用下者拉母箐尾矿坝稳定性分析

尾矿库堆积坝是矿山生产设施的重要组成部分,坝体稳定性不足引起的溃坝事件是尾矿库的一种严重病患。采用不排水有效应力法对者拉母箐尾矿坝进行了地震响应分析,计算了尾矿坝在地震作用下的安全系数。分析得出安全系数满足规范要求,者拉母箐尾矿坝在8度地震作用下是稳定的。这种分析方法也为尾矿坝的稳定性评价提供了参考。     

小打鹅尾矿库尾矿堆积坝稳定性研究

由于小打鹅尾矿库区地形条件限制,使得该尾矿库存在"两高一快"的特殊性.为了确保尾矿库工程安全可靠,在尾矿库初步设计完成后,采用物理模型实验、数值模拟和理论分析方法,分析和研究了尾矿堆积坝的稳定性,获得了尾矿堆积坝的结构组成、设置坝体排渗设施与不设排渗设施条件下尾矿坝渗流场的变化规律,以及不同工况下尾矿坝的稳定性等成果.这些研究成果为该尾矿库的设计和安全生产管理提供了科学依据.至今该尾矿库已安全运行五年多,一切正常.     

细粒尾矿库地下渗流场的数值模拟分析

龙都尾矿库的初始设计堆积物是铁矿与铜矿的混合尾矿,但该尾矿库投入使用至今仍未有铁矿尾矿注入,直接影响到了尾矿库的稳定性.为此,以龙都尾矿库的勘探实测资料为依据,利用2D-FLOW有限元软件对其渗流特性进行了研究.根据初期坝透水性、干滩面长度和不同的大气降雨量等影响因素,对尾矿坝渗流场进行了分析,得出了不同状况下细粒尾矿库的渗流规律,据此对尾矿库的稳定性进行了研究,结果表明,尾矿堆积物的改变对尾矿库的稳定产生了不良影响,如不及时对尾矿库进行适当的加固处理,该尾矿库将无法正常运行.     

尾矿库溃坝危险性评价方法探讨——以武宣县三里振祈锰矿尾矿库为例

尾矿库作为一个重大危险源,其溃坝后的危险性分析是复杂的.为了给尾矿库防灾减灾和保护下游居民生命财产等方面提供较准确的理论依据,采用泥石流危险范围预测模型.以武宣县三里振祈锰矿尾矿库为例,通过泥石流危险度判定、滑坡工程量估算和溃坝影响范围计算,时尾矿库溃坝引发的泥石流问题进行危险性评价和危险范围预测.结果表明,该尾矿库溃坝引发泥石流的危险性为轻度危险,一次泥石流危险范围预测结果为安全,泥石流最大危险范围情况下尾矿库溃坝对下游居民房屋及道路等均会造成威胁,预测结果应用效果良好.     

堰塞坝溃坝研究综述

堰塞坝溃坝是一种遍及世界的地质灾害事件,堰塞坝溃坝研究的目的是减少堰塞坝对下游人民生命财产安全、交通道路和生态环境的威胁。目前对堰塞坝溃坝研究的焦点主要集中在溃坝模式、溃坝模型、溃坝过程、溃坝机理和溃坝洪水等5个方面。回顾和总结中外有关堰塞坝溃坝问题的发展历程和已取得的研究成果,对堰塞坝溃坝模式、溃坝模型、溃坝过程、溃坝机理和溃坝洪水5个方面的研究现状进行了简要的概述,并提出了堰塞坝溃坝问题需要进一步研究的重点方向:将目前的溃坝模型分类,每一类别的模型要确定它所适用的堰塞坝类型,并对模型进行修正,以得到更加精确、可靠的溃坝模型;建立一种能够快速得到堰塞坝外部几何形态和内部物质组成结构的方法,为溃坝模型提供合理的参数;开展大尺度或原型堰塞坝溃决试验;构建一种可以精确预测堰塞坝溃坝问题的预警系统。     

尾矿坝漫顶溃坝事故树分析

根据汛期尾矿坝溃坝的一些典型事例,概括出了导致尾矿坝漫顶溃坝的基本事件.应用事故树分析中的最小割集、最小径集及结构重要度,对尾矿坝漫顶溃坝事故进行了研究.结果表明:导致尾矿坝漫顶溃坝的最小割集合有54个,说明尾矿坝漫顶溃坝容易发生;防止尾矿坝漫顶溃坝的最小径集合有4个;通过计算基本事件的结构重要度表明,存在坝体隐患、坝体设计不当、坝体施工差、未作日常维护、地质条件差等都是控制尾矿坝漫顶溃坝事故发生的关键.     

溃坝波在弯曲河道中传播的二维数值模拟

为分析溃坝波在天然弯曲河道中传播的特点,建立了跟踪河道走向的正交曲线坐标系,并通过坐标变换、简化和水深积分推导出了曲线坐标系下的二维浅水方程.利用能较好地适应水流间断性质的Godunov差分格式,对控制方程在二维矩形区域上进行离散求解,模拟溃坝波在不同弯曲度弯道中的传播过程.结果表明,该模型能够简便、快速、有效地模拟弯道溃坝波的传播,河道的弯曲会对溃坝波传播的速度以及水面形态产生影响.     

尾矿坝致灾机理研究现状及发展态势

尾矿坝失稳致灾机理极其复杂,然而目前尾矿坝灾害防控缺乏对尾矿材料多尺度多因素耦合力学机制的深入研究,且细粒与高堆尾矿坝灾变机理不明确。针对尾矿坝致灾机理研究的基础共性问题,收集大量的国内外尾矿坝灾害紧密相关的研究领域的文献,综述有关筑坝尾矿结构多尺度表征描述与力学特性、筑坝尾矿沉积运动规律、尾矿坝成坝机理与坝体结构组成、尾矿坝稳定性分析与致灾机理等方面的研究现状及成果,指出目前研究存在的不足,凝练出尾矿坝灾害研究领域亟待解决的关键科学问题,并对未来的研究发展态势进行具体全面的展望。     

岩溶区排泥库泥浆深层泄漏机理

受喀斯特地貌及动水环境季节性变化影响,岩溶区排泥库底部泄漏事故时有发生,泄漏点探测成为控制灾害影响程度的关键。为此,通过灰色关联分析多参数对泥浆泄漏渗流力的影响,认为其中泥浆密度与流速对其渗流力影响较大,建立了泥浆密度、含水量、流速与泥浆渗流力的多元线性回归方程;并进一步建立了不同泄漏孔口大小、含水量和动力黏度条件下的泥浆泄漏数值模型,结果表明:泥浆含水量、动力黏度对泄漏影响半径影响不大,而泄漏孔口大小与泄漏影响半径关系较为密切,水平影响半径平均为泄漏孔口半径的4.61倍,竖直影响半径平均为泄漏孔口半径的5倍。     

降雨入渗对尾矿坝稳定性的影响

通过对某尾矿坝进行ABAQUS二维建模,运用了修正Mohr-Coulomb破坏准则建立了在降雨入渗条件下坝体的非饱和土流固耦合有限元计算模型;通过采用合适的土-水特征曲线得到了非饱和边坡变形与应力的若干模拟结果并与实测结果进行对比分析。研究成果为继续研究尾矿坝在降雨入渗条件下的稳定性分析提供了基础。     

二维溃坝洪水波演进的数值模拟及动态显示

采用基于MacCormack预测—校正技术的隐式数值格式求解控制水流运动的二维浅水方程，建立了模拟大坝瞬间全溃或局部溃倒所致的洪水演进过程的数学模型；应用该模型对矩形明渠中缓、急流过渡的水面曲线进行了数值计算，并与理论解进行了比较；最后用该模型预测了矩形河道中大坝瞬间局部溃倒的洪水演进过程，并对模拟结果进行了定性分析。比较与分析结果表明，该模型对模拟溃坝洪水波很有效。     

二维溃坝波传播的数值模拟

采用附加人工粘性的显式Maccormack格式求解二维浅水方程,并对人工粘性加上开关函数,建立了模拟大坝瞬间局部溃倒所致的洪水演进过程的数学模型。用该模型预测了矩形河道中堤坝瞬间局部溃倒后8 min的洪水演进过程,得出了水面线和流场分布,并对溃坝洪峰到达时间和最大淹没水位的沿程分布作了分析。     

水砂混相流运动的CIP-DEM耦合数值模型

为建立精确模拟水砂混合流(如:挟砂溃坝溢流)问题的数值计算方法,提出了模拟固液混相流运动的垂向二维CIPDEM法耦合数值计算模型。模型采用CIP(constrained interpolation profile scheme)法求解描述水体运动的Navier-Stokes流体运动方程,采用DEM(discrete element method)法求解描述泥沙粒子团运动的牛顿力学方程;并通过水砂间的相互作用关系将水-砂运动进行耦合。通过分别对溃坝溢流和砂体下落的单相体运动进行数值模拟并与前人的实验结果进行对比,验证了CIP法流体计算模型和DEM法砂体计算模型妥当。在此基础上,采用所建立的CIP-DEM水砂耦合数值计算模型对干床面上的挟砂溃坝溢流问题进行了数值模拟,计算得出的挟砂溃坝溢流中的水、砂运动形态和运动过程与Zhang(2009)等的实验结果吻合良好,表明提出的CIP-DEM耦合模型在对具有大自由表面变形的水砂运动问题的模拟中具有较好的适用性。