某铜矿尾矿砂力学特性和尾矿坝变形稳定性分析

以云南某铜矿拟建中线法尾矿坝为研究对象,对底流、溢流2种尾矿砂进行了物理力学特性试验,获得了其物理力学指标并应用于尾矿坝数值分析。得到了尾矿坝的应力变形特性,不同堆积高程、不同工况下尾矿坝的安全稳定性。结果表明,底流、溢流2种尾矿砂无明显剪胀;坝体内以压应力为主;高堆积高程,地震荷载作用下坝体稳定安全储备不足;浸润线降低明显提高坝体稳定性。分析结果可为尾矿坝设计提供参考。     

尾矿坝加高渗流和液化稳定性分析

 尾矿库加高扩容,需对尾矿坝进行稳定性评价。依钻孔资料,结合加高设计方案,建立尾矿坝地质模型。对洪水及地震作用双重工况下,应用强度折减法进行了尾矿坝渗流稳定性、静力稳定性和动力液化稳定性计算。结果表明,浸润线没有从坝坡出溢,渗流稳定。从坝体动力反应及液化结果得出该坝是动力稳定的,安全系数满足规范要求。本研究基于有效应力原理,结果对尾矿坝渗流、静力及动力稳定性评价方面有一定的借鉴意义。     

尾矿坝稳定性分析

为了尾矿库的安全生产,需对尾矿坝进行中期的系统稳定性评价,采用数值方法针对具体工程实例进行渗流稳定性、静力稳定性和动力稳定性计算,结果表明:浸润线没有从坝坡出溢,水力坡降不大,渗流稳定.安全系数满足规范要求,坝体是静力稳定的.从坝体动力反应及液化结果得出该坝是动力稳定的.同时提供了一条稳定性评价的完整路线,用数值模拟方式对尾矿坝的计算有一定参考价值和指导意义.     

某尾矿坝体浸润线有限元模拟分析

浸润线是尾矿坝的生命线.论文应用有限元分析某尾矿坝的浸润线,认为(1)尾矿坝浸润线与放矿滩长有关系,随着放矿滩长加大,浸润线远离砂砾石坝体,从有限元模拟情况可知放矿滩长大于70 m时各工况下浸润线不在坝趾出露,这时坝体是稳定的.(2)对于建在透水性强的坝址上的尾矿坝,坝体的填筑高度对浸润线在坝趾出露影响不明显.图9,表1,参10.     

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。     

某尾矿坝尾矿砂中毛细系数C的确定方法研究

通过室内试验,开展了某矿山尾矿坝中毛细水上升高度计算方法的研究工作.研究结果表明,该尾矿坝尾矿砂中毛细水最大上升高度可用海森公式进行估算,其中系数C的取值问题尤为重要.平行试验结果表明,该尾矿坝坝体的C值可取为0.66 cm2.进一步地,该尾矿坝坝体尾矿砂中毛细水上升高度曲线结果显示,初期的毛细水上升高度约占总高度的50％以上,这表明,当尾矿坝内浸润线上升时,毛细水会随之迅速升高,将对尾矿砂的物理力学性质有较大影响,进而影响尾矿坝的稳定性,因此后续研究工作应重点分析毛细水的上升速率,为尾矿坝的稳定性分析工作提供参考和指导.     

库水位对尾矿坝体稳定性影响的研究

考虑了影响尾矿坝安全稳定性的众多因素,利用SLOPE软件建立了尾矿坝安全稳定性简化模型,计算出尾矿坝的稳定性系数,得到了坝尾矿坝库水位与尾矿坝体稳定性之间的关系。计算的坝体安全稳定性系数与实际的安全稳定性系数符合较好,误差均小于0.2%,说明该模型预测坝体的稳定性是非常有效的。利用该计算结果可以方便快捷地预测坝体的安全稳定性,为坝体失稳提前采取有效的安全措施提供了有利参考,避免坝体失稳造成的重大灾害。     

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.     

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.     

高尾矿坝的静、动应力非线性分析与地震稳定性

本文采用静力有限单元法和动力有限单元法并考虑到尾矿的静力非线性和动力非线性性质,利用等参数单元,详细地分析了德兴铜矿4号尾矿坝的静、动应力和应变。在分析中采用了两种地震曲线,而每种地震曲线又用两种最大加速度(0.2g和0.4g)作为基底输入地震,求得这四种情况下坝体系统内的加速度反应以及应力应变分布规律。此外,在线性弹性的假设下,分析了该坝的自振特性。最后根据求得的动应力时程曲线以及每一单元的应力,利用尾矿的室内三轴试验资料和国外最近发表过的单剪试验资料,对该坝在8度和9度地震情况作了液化分析。     

基于PFC~(2D)的地震作用下湖南某尾矿坝稳定性分析研究

地震作用下尾矿坝中颗粒应力、应变曲线分析是整个尾矿坝安全稳定性分析中的重要组成部分.通过对PFC2D软件在尾矿坝安全特性上的应用研究,运用颗粒流离散元方法,对某尾矿坝进行了数值模拟,为PFC的工程应用提供新实例.模拟结果表明:地震作用下尾矿坝的整体滑移部分多为下部首先产生较大位移之后上部开始滑动,从而由局部滑移造成坝体整体滑移;初期坝和细粒砂相对于基岩更易产生滑移,且滑移位移明显,细粒砂相对于粗粒砂较易产生位移;尾矿坝的剪切应变随着地震荷载的变化而变化且最大变化处位于坡脚处,位移云图出现分层破坏面表明该尾矿坝已经处于破坏状态.通过分析尾矿坝数值模型,从而对地震作用下的尾矿坝安全性能做出判断.     

尾矿坝边坡稳定性仿真建模与安全分析

总结与比较边坡稳定性各种主要计算方法的优缺点,系统研究与分析极限平衡分析方法所涵盖的几种常用方法,引进SLIDE软件,结合某尾矿坝工程实际,进行应用思路与计算结果分析.运用SLIDE软件直观、准确地建立尾矿坝的仿真模型的特点,反映坝体各部分材料的真实情况及浸润线曲线状况,为坝体稳定性安全系数的准确计算提供必要条件;利用SLIDE软件准确计算坝体在正常运行、洪水运行和地震运行这3种不同时期的安全系数,通过FeUenius法的计算和Bishop法的再次校核,结合坝体安全系数的概率分析使计算分析过程完整、结果准确.应用结果表明:采用SLIDE软件能高效、准确、直观地反映尾矿坝边坡稳定性情况.     

基于GM（1．1）模型的尾矿坝变形趋势预测

尾矿坝变形趋势预测是矿山尾矿库安全技术管理的重要内容．为了实现对尾矿坝变形趋势的预测，在深入分析尾矿坝变形机理并充分认识尾矿库工程系统及坝体变形数据特性的基础上，采用灰色GM（1．1）模型对尾矿坝的变形进行预测，并结合某金矿尾矿坝变形监测实际数据进行预测．结果表明，模型精度满足要求，灰色GM（1．1）模型用于尾矿坝变形趋势预测具有很好的适用性．     

某尾矿坝数值模拟与稳定性分析

以某尾矿坝坝体加高、排矿速度、浸润线条件、排渗系统运行状况对尾矿坝稳定性的影响为例,建立应力应变的数学模型,结合有限元法计算在未来加高情况下坝体的应力和应变等值线图,确定潜在危险的滑动面,最后用剩余推力法计算评价其稳定性.图6,表4,参10.     

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。     

基于流固耦合理论土工布对尾矿坝的渗流-应力场影响分析

基于非饱和流固耦合理论,分析土工布对尾矿坝渗流-应力场的影响,以湖南某尾矿坝为背景,运用FLAC 3D(fast Lagrangian analysis of continua)软件,建立三维尾矿坝数值模型,模拟不同工况下尾矿坝的渗流-应力场影响。通过考虑耦合作用应力场和位移场对比分析,分析流固耦合作用下不同层数土工布对尾矿坝的渗流-应力影响。研究结果表明:非饱和流固耦合理论可以更为客观的分析尾矿坝的实际情况;耦合作用下尾矿坝的沉降明显比不考虑耦合作用的沉降大;铺设土工布对于减少坝体沉降量有明显的积极作用;土工布在耦合作用下的孔隙水压力明显比不考虑耦合时大,而且孔隙水压力分布较为均匀;这可以对尾矿坝的渗流-应力场的分析以及尾矿坝的设计运行提出合理建议和参考依据。     

某尾矿坝稳定性分析

为保证尾矿库的安全生产,需对尾矿坝进行中期的系统稳定性评价.对尾矿坝进行二维稳定渗流分析来计算其浸润线,再对尾矿库坝体在三种荷载组合下进行稳定性分析,最后对该尾矿坝进行压坡处理,并对处理后的坝坡稳定性进行评价.结果表明:浸润线没有从坝坡出溢,水力坡降不大,渗流稳定.在现状正常运行和洪水运行条件下,该尾矿坝的稳定性系数均大于规范要求的最小安全系数,是安全稳定的.经过计算,特殊运行条件下(最高洪水位+坝体自重+地震的荷载组合),尾矿坝的坝体稳定性系数小于规范要求的最小安全系数,该尾矿坝的稳定性在特殊情况下运行是不稳定的.因此针对该尾矿坝进行压坡处理,并对处理后的坝坡稳定性进行了重新评价,评价结果显示该加固处理措施是有效的.     

基于强度折减法的尾矿坝稳定性数值模拟分析

采用ANSYS有限元软件建立某尾矿库坝体的三维有限元模型,然后将该模型导入FLAC3D进行尾矿坝稳定性分析.选取Mohr-Coulomb理想弹塑体本构模型,采用强度折减法并以塑性区贯通为失稳判据计算尾矿坝安全系数.该方法最终得出的尾矿坝安全系数为1.93,与瑞典圆弧法计算结果(1.90)基本一致.     

面板堆石坝三维有限元分析

结合风水沟尾矿库二号副坝工程实例,对该坝进行三维非线性有限元分析,计算研究了坝体应力和变形,该选矿厂尾矿副坝坝体变形和面板变形不大,采用面板堆石坝的坝型是可行的.     

模型试验与数值模拟对尾矿坝稳定性综合预测

为探析设计中的小打鹅尾矿坝在未来运行中的稳定性,遂以小打鹅尾矿库设计资料为依据,采用尾矿坝堆坝物理模型试验方法模拟了该尾矿坝堆积的全过程,探析尾矿颗粒在库内的分布与沉积特征、坝体浸润线的埋深及变化规律,在此基础上运用ANsYS非线性软件对该尾矿坝在正常运行和洪水运行两种工况条件下进行数值模拟,综合预测了尾矿坝在未来运行中的稳定性.结果表明:堆坝初期干滩面较短;堆坝中后期浸润线埋深基本保持在6～10 cm下相对稳定的位置;水流对尾矿的分选作用不很明显,在库水位置尾矿出现明显细化现象;正常运行下坝体是稳定的,洪水情况下坝体浸润线偏高、受力较大,相对比较危险,必须采取相应排渗措施.