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.     

尾矿库初期坝排渗能力对渗流场浸润线影响

为分析初期坝的排渗能力对浸润线的影响程度,采用数值模拟方法对初期坝在不同排渗能力下浸润线的位置进行研究.在将尾矿坝基本剖面概化的基础上,采用GeoStudio的地下水渗流分析模块SEEP/W对初期坝在不同排渗能力时浸润线的位置进行数值模拟.首先构建尾矿坝基本剖面概化模型;然后分析尾矿库初期坝在不同排渗能力下对于浸润线高度的影响.研究结果表明:当初期坝排渗能力降低10倍时,浸润线与初期坝上游坡面交点距坝底的距离为1.7 m,即初期坝排渗能力对浸润线影响明显;随着初期坝排渗能力降低,浸润线位置逐渐被抬高,并最终从堆积坝的坝坡溢出,严重影响尾矿坝稳定性.该研究成果可对尾矿库设计和管理提供理论依据和技术支撑.     

渗流影响下尾矿库动力反应的数值模拟研究

以金堆城栗西尾矿库为工程实例,采用数值模拟手段,研究了不同渗透系数下尾矿库加速度、应力、位移及液化区域的动力反应。结果表明:随着渗透系数的增大,加速度反应减小;耦合渗流后较耦合前的垂向有效应力明显减小,而耦合后两种渗透系数下的差别较小;剪应力在耦合渗流后增大,但耦合后渗透系数的变化对剪应力的影响很小;耦合前后坝体的垂向位移场发生了一定变化,耦合前坝体内的垂向位移以正位移为主,而耦合后很多地方变为负位移,且耦合后随着渗透系数的增大,位移也有所增大;液化区在耦合渗流后明显增大,而且随着渗透系数的增加,液化区域有所扩大。     

基于流固耦合的尾矿库三维失稳形态及稳定性分析

针对尾矿库实例,根据尾矿库几何特征建立了尾矿库的三维数值分析模型,实现了尾矿库基于流固耦合—强度折减的三维稳定性分析,分析了尾矿坝滑移面的形成过程,得出尾矿坝内三维滑移面空间分布:该滑移面在尾矿坝坝面上表现为一个封闭的塑性带,塑性带分布范围与尾矿库地形相关;该滑移面在尾矿坝的纵剖面上表现为近似圆弧的曲线,且其埋深与库区地形相关,对尾矿库三维破坏区合理分析有利于确定尾矿库可能溃坝范围,为尾矿库风险分析提供依据.最后对三维强度折减法和二维极限平衡法进行了比较分析,结果表明尾矿坝临界滑移面位置和安全系数与三维地形相关,建议采用二维分析时计算剖面选取应考虑地形影响.     

某尾矿库三维流固耦合稳定性分析

为了解决尾砂滩面在渗流力的作用下可能产生较大沉降的这类问题,采用了三维流固耦合数值模拟计算的方法,分析评价此尾矿库达到一定标高后坝体在静态、动态和渗流条件下的尾矿稳定性.研究结果表明:坝体达到最终标高后,静态稳定性安全系数2.48,具有较大安全余量;在堆积坝体表面上三种不同排渗措施的情况下,侵润线的平均埋深满足规范要求;在0.05 g地震力作用下,尾矿库能够保持稳定.研究结论为初步设计及施工图设计阶段提供依据.     

某尾矿库的渗流与稳定数值计算分析

运用有限元数值分析方法,对某尾矿库的渗流与稳定进行模拟计算,得到在正常水位运行和洪水水位运行两种工况下库区地下渗流的分布规律、浸润线的位置和尾矿坝的安全系数,根据渗流与稳定的计算结果,对该尾矿库的安全稳定性进行了评价。     

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.     

栗西尾矿坝三维渗流预测与控制研究

尾矿坝稳定控制的关键问题之一是渗流控制.依据三维渗流模型,采用三维渗流控制分析计算程序SPGCR-3.FOR,在利用观测资料进行模型校正的基础上,预测了规划坝高195 m情况下的渗流场分布,结果显示,在现有排渗条件下尾矿坝体坡面存在地下水位溢出部位,不能保证尾矿坝的渗透稳定.通过模型预测分析,尾矿库干滩长度和排渗辐射井的数量是控制尾矿坝稳定的两个重要因素,在满足坝体内地下水潜水位埋深一定深度条件下,需要新增加10口辐射井排水,尾矿库干滩长度应保持在600 m以上,联合使用这些措施可确保尾矿坝稳定和安全.     

基于应力场与渗流场耦合的尾矿坝稳定性

为探求应力场和渗流场耦合作用对尾矿坝稳定性的影响,采用有限元软件MIDAS,建立Mohr-Coulomb准则的分析模型.在重力作用下,分析不同干滩长度工况下应力场和渗流场的耦合作用,用强度折减有限元法分析尾矿坝稳定性.结果表明:随着干滩长度的减少,剪应变区域增大并形成贯通区,较大的剪应变出现在堆积坝靠近初期坝处,尾矿坝安全系数降低,不利于尾矿坝安全.因此,矿山企业要加强尾矿库现场管理,采用合理排渗措施,以保证尾矿坝安全运行.     

尾矿库坝体稳定性分析——以菁门口尾矿库为例

本次设计资料数据通过参考相关文献以及设计说明来对会理县溢壕公司菁门口尾矿库进行具体设计分析。先从地质、水文气象以及坝体属性概况等环境因素进行评价,来获得是否满足建立尾矿库的环境要求;之后通过获取尾矿设计参数先得到极限平衡法中尾矿库抗滑稳定性的安全系数以及不同材料下坝坡稳定性的计算参数,之后来对菁门口尾矿库不同水位的安全系数分析以及对拦洪坝、拦泥坝的稳定性进行具体应力计算分析。最后利用Autobank软件中的Seepage渗流计算模块,结合尾矿库的设计材料来对尾矿库洪水以及正常情况下的渗流场进行模拟分析。得出以下结论:1)尾矿库地下水量少,地形条件良好,降水量集中,气候环境较为适宜;尾矿库临近金沙江,排洪能力较好,以及地质类型结构较为稳定,无大型地震等危险地质活动,符合尾矿库安全运行的环境条件;2)通过极限平衡法计算结果判定尾矿库坝体的抗剪断、抗滑能力(K’)符合应力要求,浸润线在洪水和正常工况下的高度和干滩长度符合规范要求。     

ANSYS软件在尾矿坝浸润线中的应用

针对尾矿坝的安全现状,特别是由于水的原因引起坝体产生渗流而导致的失稳溃坝.为了得到尾矿坝的浸润线位置以及安全控制范围,运用大型软件Ansys分析了尾矿坝不同标高时的浸润线位置及变化情况,采用水上和水下不同的物理力学参数来分别计算.结果表明:该尾矿坝溢出点均在初期坝坝顶,此处容易发生管涌导致垮塌事故,须采取相应排渗措施,来降低坝体浸润线,从而保证坝体的稳定性;分析结果为尾矿坝以后的设计和安全检测提供了一定的理论依据,具有重要的借鉴意义.     

中线法尾矿坝地下渗流场的数值模拟

利用2D FLOW计算软件,针对羊拉铜矿中线法尾矿库在不同条件下的渗流进行了模拟计算。其中,坝体按照设置排渗系统和不设排渗系统两种情况考虑,干滩面长度分别为70 m（洪水状况）、100 m和300 m（正常状况）3种情况考虑。通过计算获得了该尾矿库在不同条件下地下渗流的变化规律。计算结果显示,采取坝体排渗措施,能使坝体中的地下水顺利导出,从而有效降低坝体浸润线的位置,有利提高尾矿坝的稳定性。     

尾矿坝渗流场三维有限元分析与安全评价

根据某尾矿坝的实际情况,建立尾矿坝三维有限元计算模型,计算并分析其渗流场,对尾矿坝进行渗流安全评价,将评价结果与工程地质勘测所得的资料进行对比分析,以验证尾矿坝渗流场数值模拟方法和计算模型的合理性.计算结果显示,数值模拟所得渗流场与工程地质勘测实测值吻合,计算方法和计算模型合理,可以为尾矿坝的加高工程提供参考.     

考虑弱化效应的加高扩容尾矿坝地震可靠度分析及风险评价

地震荷载下的坝体稳定性及溃坝风险始终是岩土工程界的研究重点之一。本文引入弱化系数考虑地震对尾矿坝筑坝材料的弱化效应,采用极限平衡拟静力法与光滑粒子流体动力学方法结合进行尾矿坝地震可靠度分析及风险评价。利用极限平衡拟静力法与蒙特卡罗方法寻求可能的失效样本,进而采用自主研发的SPH程序模拟失效样本下尾矿坝失稳过程以及最终堆积状态,引入临界位移值确定滑动面积以评估尾矿坝的失效后果。应用本文方法对云南某一加高扩容尾矿坝的稳定性及风险进行了评价,算例分析表明：随尾矿坝扩容高度的上升,旧坝的稳定性基本保持不变,而新坝的稳定性持续降低,扩容高度完成后,尾矿坝最小安全系数与规范要求值接近,需要重点关注其稳定性。可靠度分析结果表明：当尾矿坝筑坝材料变异系数为0.1时,其相应的失效概率为1%,该失效概率值的变异系数约为0.3。不考虑地震作用对筑坝材料的弱化效应,扩容尾矿坝的失稳风险为309.17m2,考虑弱化效应后,随弱化系数减小,扩容尾矿坝的失稳风险增大。随着弱化系数的减小,临界位移值对失稳风险的影响逐渐减弱,弱化系数大于0.5时,临界位移值对扩容尾矿坝的失稳风险影响显著。     

尾矿坝液化流动变形分析

介绍了基于双线性模型的砂土液化流动变形分析方法,并用二维商用软件ALID(Analvsis for Liquefaction.induced Deformation)分析了Moch.koshi尾矿坝地震液化流动变形,其中滩长分别按5 m和38 m,坝基土液化和非液化共计3种组合.通过计算分析发现了该坝在不同条件下发生液化流动变形的一些规律.计算结果表明,增加滩长、降低水位线的高度.将有助于减小坝体液化流动变形.增强坝体的稳定性;坝基土发生液化流动将导致尾矿坝整体发生流滑.探讨了用反压体、稳定柱、加筋和密实等措施抑制尾矿坝液化流动变形.     

尾矿坝地震稳定性分析的区间模型及应用

在尾矿坝地震稳定性分析中,为适应计算参数本身具有的随机性和未确知性,将计算参数转换成盲数形式;针对尾矿坝地震稳定的极限平衡分析问题,提出一种计算尾矿坝安全系数的新方法,并将该模型应用到某尾矿坝的地震稳定性分析中。实际分析结果表明:运用盲数运算法则可以计算稳定性系数在不同取值区间内的可信度,克服了传统方法描述过于绝对化的问题,为判断尾矿坝的稳定状态提供了更全面的依据;该尾矿坝边坡安全系数低于1.3的可能性为13%,即在发生烈度为Ⅶ度的地震时该尾矿坝安全的可能性为87%,失稳的可能性较小,与实际情况相吻合;盲数理论在尾矿坝地震稳定性分析中能更好地考虑参数的不确定性,完善了尾矿坝稳定性分析理论,为尾矿坝稳定性的分析提供了一条新的途径。     

洪水工况下尾矿库浸润线变化规律及稳定性分析

秧田箐尾矿库为铜厂铜矿规划新建的尾矿库。在规划设计期间,利用室内堆坝模型试验,演绎尾矿库堆坝过程的同时,研究了该尾矿库堆积到设计总坝高约2/3的高度(120m)时,在洪水工况和正常工况下坝体浸润线的变化规律。并以试验数据为基础,采用Slide5.0软件对尾矿坝在这一高度下的稳定性进行了计算,获得了尾矿坝在不同工况下的稳定性结果,为后期继续进行试验和未来矿山安全生产服务。结果显示,坝体在正常状态下稳定系数满足规范要求,但洪水状态下稳定系数小于国家规范值,需要对原始初步设计进行调整或采取其他措施,确保尾矿库安全。     

基于不确定语言信息的尾矿库安全综合评价方法

为了准确的评价尾矿库的安全等级,运用相关性分析,建立了相互独立指标的尾矿库安全评价指标体系,采用IT-WAA和IT-CWAA算子对不确定性的尾矿库安全区间语义信息进行集结,建立了基于区间二元语义集结算子的尾矿库安全综合评价模型。研究结果表明:该尾矿库安全评价方法能有效避免语言评价信息的失真,更切合客观实际。该成果对尾矿库安全评价及其安全管理具有一定的参考价值和指导意义。