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.     

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.     

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。     

云南某尾矿坝治理后堆积尾矿力学性质变化浅析

本文首先概述了云南某尾矿库区的工程地质条件,根据研究区尾矿坝影响因素特征,从尾矿堆积体的性质结构、水文地质条件、地震作用、坝坡形态、人为因素、外界影响因素六个方面展开尾矿堆积坝稳定性分析,其次对该尾矿库治理后与治理前针对相同的钻探孔位置及取样深度作了室内试验对比分析,从而揭示了云南某尾矿坝治理后堆积尾矿力学性质变化规律...     

端部卷轴式土工格栅加固尾矿堆积坝

针对现有土工合成材料加固土工构筑物的缺陷,提出了端部卷轴式土工格栅加固方法,分析了该方法的作用原理及优点.以新建尾矿库尾矿堆积坝加固工程为背景,利用水平条分法和数值模拟,研究了端部卷轴式土工格栅用于尾矿堆积坝加固的可行性.结果显示,采用端部卷轴式土工格栅加固后,不仅使尾矿坝的稳定性提高14%~17%,而且能改变坝体应力场的分布,使其朝着有利坝体稳定的方向变化.     

攀钢马家田尾矿特性研究

从马家田尾矿堆积坝的岩土工程勘察、试验的大量数据出发，深入分析了堆积坝体水化学场和尾矿砂土性状、堆积特性及其变化规律，研究了马家田尾矿砂土的分布规律、物理力学性质变化规律，初步揭示了马家田尾矿砂土具有较高的抗剪强度。     

基于ABAQUS强度折减法某铀尾矿坝稳定性分析

将ABAQUS有限元软件和强度折减法相结合,充分利用ABAQUS的强大后处理能力对某一铀尾矿坝稳定性进行分析.通过把坡面的特征控制点的位移突变和滑移面塑性区从坡脚到坡顶的贯通作为边坡整体失稳的标志,当滑移面的塑性区贯通,塑性应变和特征控制点的位移发生突变时,则坝坡就处于滑动破坏临界状态,而此时的强度折减系数就定义为坝坡稳定的最小安全系数.通过某铀尾矿坝稳定性分析的实例,可以准确形象的预测出坝潜在坡滑动面的位置和评价坝坡的稳定性,尤其对地形复杂的边坡稳定性分析简单适用.     

溪洛渡白铁坝堆积区深部变形监测可视化分析

针对金沙江溪洛渡水电站左岸谷肩堆积体自铁坝堆积区削坡范围I至V区,进行深部变形监测资料的三维可视化分析．依据工程地质资料建立堆积体监测区域的三维地质模型,进而基于三维地质模型对测斜孔位置进行虚拟钻孔取样,进行虚拟取样岩芯与测斜孔孔深变形曲线综合分析,揭示堆积体的滑移错动带位置及分布规律．绘制监测物理量数据场三维云图,分析深部变形监测数据场的空间分布特征,研究堆积体的变形破坏模式．结果表明：白铁坝堆积区深部水平位移主要表现为向河谷中心和下游方向,垂直位移主要表现为下沉,该区域由二次削坡开挖区向上部表现出牵引式滑动变形,从变形速率来看,变形较削坡初期有明显减缓趋势,但尚未收敛,需加强监测以保证左岸谷肩堆积体的稳定和电站进水口的安全．     

用有限单元法分析坝体的静力稳定性

本文利用某尾矿坝的钻探资料、土工试验所提供的组成坝体的各种材料的物理—力学性质,以及在用渗流分析方法确定了坝体内浸润线位置的基础上,应用有限单元法,对某尾矿坝的静力稳定性进行了分析。分析结果表明,坝体是静力稳定的。     

土工格栅加筋坝坡的抗震效果研究

文章应用动力弹塑性分析方法对土工格栅加筋坝坡的抗震效果进行了研究;通过分析强震作用下坝体的地震反应特性,在加速度反应较大的坝坡——坝顶(1/5H)范围,对称铺设土工格栅;根据地震作用后坝体的剪应变、永久位移以及稳定安全系数来评价其抗震加固效果,同时研究了高土石坝加筋后的破坏机理.结果表明,土工格栅加筋能加强坝顶区堆石体...     

护坡植物根系对尾矿坝边坡位移及稳定性的影响

为分析护坡植物根系对尾矿坝边坡位移及稳定性的影响,以湖南平江一处尾矿坝为工程背景,采用MIDAS软件建立香根草加固尾矿坝边坡的三维数值模型,并研究了其根系对边坡位移和稳定性的影响规律。研究结果表明,植物根系的加固对于尾矿坝坡面的位移控制存在明显效果,水平纵向和竖直方向的平均位移下降率均大于50%,可有效控制尾矿坝坡面的表层土滑动,尾矿坝边坡安全稳定性系数与香根草植株植物密度呈正相关关系。     

红透山尾矿库坝体抗滑稳定性

针对红透山尾矿库坝体抗滑稳定性问题,以坝体土层分布规律及各土层组成成分为研究对象,由室内试验确定各土层的基本物理力学参数和渗透系数,由数值模拟分别对不计条块间作用力的"瑞典条分法"和计条块间作用力的"简化Bishop法"进行抗滑稳定性计算.拟合计算结果表明:尾矿库坝体抗滑性较为稳定,最危险滑动面出现在坝脚附近,较小的安全储备将导致坝体存在整体滑移的危险;应适当减小坡面坡度并采取坝坡处均匀放矿的方式以增强尾矿库坝体的整体稳定性.     

考虑滑面材质的碎屑流试验堆积特征分析

为分析高速远程滑坡运动与堆积特征,在室内设置物理试验模型,设计级配、坡角、碎屑流质量、滑面材质4种因素,分析各因素对碎屑流堆积特征的影响。研究结果表明：坡角减小、滑面更粗糙使部分颗粒堆积或滞留于坡面,颗粒堆积特征与颗粒完全堆积于坡底时相比存在差异;滑面材质与冲程等堆积特征基本呈负相关,坡角与堆积特征基本呈正相关,二者对堆积特征影响最大;碎屑流质量与堆积特征基本呈负相关,对颗粒堆积特征分布影响较小;级配与颗粒堆积特征无明显相关性。     

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.     

煤矸石推剪试验的颗粒离散元细观模拟

以现场推剪试验为基础,基于二维颗粒离散元(two dimensional particle flow code,PFC^2D)建立煤矸石推剪试验模型.通过不同级配和孔隙率反映治理前后不同密实度的矸石散粒体,较好地模拟煤矸石现场推剪试验的推力-位移曲线;对比分析治理前后推剪模型推力-位移曲线的差异性,从细观力学角度验证推剪试验中矸石颗粒的运动规律.颗粒离散元模拟结果表明：治理前后推剪模型都存在接触力沿滑裂面传递的现象;由于碾压作用,治理后推剪模型的接触力呈倒月牙形分布;治理后煤矸石试样在推剪完成后,其颗粒接触力与水平方向的夹角比治理前更大,集中分布区域更狭窄.通过颗粒位移矢量图确定推剪试验的滑裂面,解决了煤矸石推剪试验中滑裂面难以确定的问题.     

高堆磷石膏尾矿坝扩容加固措施研究

研究了对尾矿磷石膏坝扩容堆高过程的工程特性,总结了我国尾矿坝扩容堆高关键技术和抗震加固措施.结合云南吴家箐磷石膏尾矿坝工程特点和扩容加固经验,分析了多种磷石膏尾矿坝扩容加固措施(降低坝体浸润线、碎石桩、加筋结构、改善筑坝工艺、改变坡面)的抗震性能,提出了一种磷石膏尾矿坝综合扩容加固措施.     

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。     

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.     

谷幅收缩对高拱坝变形及应力状态的影响

溪洛渡拱坝蓄水初期出现了较为明显的谷幅收缩现象,且量值远超同类工程,有必要开展谷幅收缩变形对拱坝变形及应力状态的影响研究。针对坝体已经历的三次完整蓄水-消落过程,对各条测线谷幅变形进行函数拟合,在此基础上,计算了各个蓄水-消落周期下,正常蓄水、死水位工况下坝体变位和坝体应力,对比分析了考虑谷幅收缩变形对大坝位移、应力及分布规律的影响。结果表明,正常蓄水工况下,在变形方面,一定幅度的谷幅变形引起坝体向上游变形趋势,可以部分抵消水沙压力造成的坝体向下游变形作用,使大坝变形减小;在应力方面,一定幅度的谷幅收缩会大大降低上游坝面坝踵拉应力和下游面坝体压应力,改善大坝受力状态。死水位时,随着谷幅收缩的加大,上游面主压应力持续增加,下游坝面主压应力先减小后增大,并在下游面将产生一定拉应力。研究表明,当前谷幅变形作用下,大坝具有较大的安全裕度。在预测极限谷幅状态下(VDL04测线谷幅收缩70.04 mm),溪洛渡高拱坝应力应变处于安全状态。