地震作用下高尾矿坝三维有限元动力分析

为分析解决高尾矿坝的抗震稳定性问题,采用三维有效应力动力分析法,以河南洛阳某拟建高尾矿坝为例,分析该坝的动力响应、地震液化区域及干滩长度变化,评价其动力安全稳定性。计算结果表明:动加速度、有效应力、动位移从坝基到坝顶、从坝内到坝坡逐渐增大,最大值一般位于初期坝顶或堆积坝顶部;地震永久沉降约为坝高的0.06%,考虑永久沉降后,坝顶安全超高、干滩长度仍满足规范允许要求;堆积坝上游浸润线以下部分出现小范围地震液化区域,但对坝体安全基本无影响。     

强震条件下陡底坡尾矿坝动力稳定性分析

沟底纵坡是尾矿库选址中考虑的重要因素之一。针对高地震烈度区、陡底坡上游法尾矿坝,采用有限元法对尾矿坝动力响应及稳定性进行分析,研究了坝体动力加速度、地震永久变形、液化情况及动力抗滑稳定性。结果表明:9度地震条件下,陡底坡尾矿坝动力响应较大,坝顶加速度放大系数2.16倍,坝体沉陷及向下游方向位移较大,液化区主要集中在库内浸润线以下尾砂层内,动力抗滑稳定安全系数1.065,能够满足动力稳定要求。研究成果可为类似工程的研究及设计提供参考。     

地震作用下某上游式尾矿坝动力响应分析

尾矿坝特殊的筑坝方式和筑坝材料,使得坝体在地震作用下容易失稳破坏,对下游居民的生命和财产造成威胁。针对尾矿坝动力响应问题,基于有限元分析方法,运用等效线性原理进行尾矿坝动力响应分析。分析计算了在地震荷载作用下某上游式尾矿坝的动位移、响应加速度、动应力以及库区液化的分布情况。计算结果表明：在静力作用下,尾矿坝处于稳定状态。顺河向加速度放大系数最大值出现在3h/4坝高节点处;堆积坝最大主应力和最小主应力均为压应力;坝体顺河向、垂直向最大动位移较小。通过Matlab语言编写后处理程序,生成不同地震时程下的坝体液化区域,结果显示液化区主要集中在浸润线以下的沉积滩浅层区域,未贯穿整个坝体。     

尾矿坝动力数值模拟与永久变形

根据地形图建立尾矿坝模型,在三维渗流分析的基础上,确定浸润线,建立合理的材料分区。利用ABAQUS软件建立等效线性粘弹性模型,进行地震响应分析,重点分析坝体的反应加速度、动位移、动剪应力、动剪应变和残余变形等动力反应情况。根据残余变形情况,确定尾矿坝的永久变形。结果表明:坝体在地震作用下的响应不强烈,坝体的永久变形不是很大,震陷率满足设计要求。     

云南某尾矿坝地震动力响应分析

以云南某尾矿库为工程研究对象,利用GeoStudio软件对坝体在地震作用下的动力响应进行数值模拟,分析坝体在地震过程中的应力、位移变化以及液化区域、永久变形区域方面的地震动力响应。分析结果表明,在地震过程中,堆积坝与初期坝交界的中下方出现应力集中,坝体最大水平位移在堆积坝的中下部,堆积坝在震后会出现裂缝并变形,地震造成沉积层大面积液化。用瑞典圆弧法计算尾矿库稳定性得出最小安全系数为1.572,大于规程的标准值,说明该尾矿库在地震工况下是稳定的。     

地震荷载下尾矿坝加固措施研究

以某上游式尾矿坝为例,将排土场应用到尾矿坝加固上,采用完全非线性有限差分法,通过从浸润线、残余变形、平均动剪应力、液化区及安全系数等方面对比分析了在地震作用下排土场作为压坡体对尾矿坝稳定性的影响,分析结果表明:压坡后坝体内浸润线埋深明显增加,竖向沉降位移大大缩小,缩小量达78.2%,较压坡前尾矿砂平均动剪应力显著提高,压坡后坝坡表面和堆积坝坝顶附近液化区完全消失;而且对静动力作用下坝体的安全系数也产生很大影响,相比压坡前,静力作用下安全系数提高了41.5%,地震作用下安全系数提高了38.2%。该研究不仅解决了坝体稳定性的问题,还解决了排土场用地问题,而且为矿山企业节约了生产成本、保护了矿山环境。     

鞍钢齐大山尾矿坝动力响应分析

针对尾矿坝的动力响应问题, 基于完全非线性动力分析理论, 利用有限差分软件FLAC^3D, 分析计算了尾矿坝地震响应, 获得了尾矿坝在地震作用下的加速度放大系数、动位移、有效应力及库区液化的动力响应特性。结果表明, 在静力作用下, 尾矿坝整体处于稳定状态, 稳定性系数为1.71。在动力荷载作用下, 竖直方向和水平方向加速度放大系数分别为2.86和2.1, 有效应力不大, 具有较大的安全储备; 坝体水平向位移变化不大, 且液化范围较小, 不影响尾矿坝的整体稳定性。     

基于废石中线法的强震区高尾矿坝动力特性分析

为了解废石中线法应用于强震区高堆尾矿坝建设的动力特性及稳定情况,采用有限元方法对废石中线法尾矿坝体渗流、静力条件以及动力响应进行模拟。分析了坝体在地震荷载作用下的加速度响应、液化区范围及稳定性。计算结果表明,尾矿坝体浸润线低,9级地震设防条件下坝体液化区主要集中在库内,不能形成滑移通道;尾矿坝加速度反应较小,放大倍数为1.99;坝体动力时程最小安全系数为1.055,均能够满足相关规范要求。成果对于今后强震区高尾矿坝的设计、研究及抗震加固具有指导意义。     

上游法尾矿坝加高扩容的加固处理措施

介绍了上游法尾矿充填筑坝，主要是通过坝顶均匀分散排矿，在重力分选作用下粗颗粒堆积于坝顶形成尾矿子坝，细颗粒则排向库内，形成尾矿沉积滩，该法尾矿坝由于缺乏防渗条件，加上坝顶排矿水的影响，坝体浸润线位置较高影响坝体稳定，为确保在加高扩容过程中，初期土石坝和后期坝安全稳定性所采取的加固处理措施。     

超细粒尾矿堆积坝动力反应分析

以陕西省汉中市某超细粒尾矿后期子坝为例,利用Geo-Studio软件的quake模块建立了细粒尾矿高堆坝的动力反应分析模型,并对坝体动力稳定性进行了数值模拟。对坝体中不同部位的地震反应加速度、位移随时间的变化情况进行了分析,计算了坝体永久变形,确定了尾矿坝液化区域,在此基础上提出了防止细粒尾矿坝液化的相关建议,为确保尾矿坝的正常运行和稳定性提供了理论依据,也为类似工程提供参考。     

废石中线法在强震区高尾矿坝建设中的应用

针对强震区高堆尾矿坝建设的特点,在总结分析国内尾矿坝抗震经验的基础上,提出了一套以废石中线法为主、多种加固措施为辅的筑坝思路。从渗流、稳定等方面,对拟建于云南某沟谷内的高堆尾矿坝的抗震能力进行了研究和分析。研究结果表明,废石中线法具有浸润线低、稳定性好、不易液化等特点,9级地震设防条件下坝体最小安全系数为1.096,能够满足相关规范要求。该成果对于今后地震区特别是强震区高尾矿坝的设计、建造以及抗震加固等具有指导意义。     

高震区某细粒尾矿坝动力时程抗震分析

为防止尾矿坝发生液化现象而危及整个尾矿坝的稳定性,以西南高地震区某细粒尾矿坝为例,从细粒尾砂的动剪切模量和阻尼比以及相关试验参数为基础、按照近似场地人工拟合地震波为动力输入荷载、以等效循环剪应力与抗液化剪力比较作为液化判别的依据、借助时程应力有限元法为手段,详细分析了高震区细粒尾矿库的液化区域以及时程动稳定性。分析结果表明:液化区域主要集中在库尾水位以下,并随着孔隙水压力的积累,液化区域逐渐向深部和堆积子坝方向发展;时程动稳定性系数与拟静力法相比,稳定性系数偏小,其中仅一条地震波作用与拟静力法计算的稳定性系数基本相当,从而亦说明动力时程法在分析高震区尾矿坝动稳定性时,较符合实际地震动力作用过程,并优于传统的拟静力法。     

采动地基尾矿库在流固耦合作用下地基动力稳定分析

通过有效应力理论分析及动孔压的应力应变模型推导地基震动液化的机理与判别公式，结合FLAC3D应用Finn模型进行流固耦合计算，用FISH语音编写超孔压比的计算公式，判断地震过程中的地基液化情况。根据计算得到的应力应变、孔压变化及超孔压比变化情况，分析了初期坝的浸润面变化情况，重点对考虑渗流作用的地基是否液化进行了详细分析，得到了不同位置的孔压、加速度、沉降位移、超孔压比等的变化情况，回归得到超孔压比与上覆岩层压力之间的函数关系。上述分析对本尾矿库的安全运营提供参考依据，为后期尾矿库的建设及使用提供了重要的分析基础资料，并用线性回归的方式总结出超孔压比与覆岩压力之间的关系，为快速判断尾矿库液化区域提供了便捷方法。     

基于Geo-studio的尾矿库加高扩容后坝体稳定性分析

加高已有尾矿坝是扩大尾矿库库容的一种经济可行的办法,但尾矿库等级升高,溃坝风险增大。以辽宁某尾矿库为例,通过现场勘查和室内试验获得堆积层基本物理力学参数;对比实测浸润线,利用Geo-studio软件模拟分析尾矿坝加高前后渗流场并优化渗透系数,进一步分析坝体静力稳定性和地震动力响应。结果表明：尾矿库浸润线最小埋深在10 m以上,符合规程要求;采用瑞典圆弧法和简化Bishop法计算的安全系数均高于允许最小安全系数,地震对坝体安全性影响较小,只有局部液化;加高后最危险滑面位于初期坝附近370 m标高以下,主要为深层圆弧形滑移,原因是尾粉土渗透性较低导致浸润线升高,建议实时监测尤其是洪水期浸润线高度,必要时采取相应措施降低浸润线,有效杜绝渗透破坏。     

尾矿库溃坝预警体系及预警方法研究

尾矿库溃坝预警信息的辨识、获取和分析,是有效防止尾矿库溃坝的关键技术。在对121起尾矿库溃坝事故统计分析的基础上,基于风险预警原理,对尾矿库溃坝风险预警体系和预警方法进行了分析。研究结果表明：溃坝主要类型是渗透破坏和洪水漫顶;渗透破坏的警素指标包括渗透水质和堆积坝沼泽化,洪水漫顶的警素指标包括降雨、调洪库容和泄水能力,地震液化的警素指标包括地震烈度和滑坡;警源指标体系包括自然警源、固有警源和人为警源3类;溃坝风险综合预警法包括调洪库容现状的获取、入库洪水总量分析、泄流能力分析、调洪演算、渗流分析和抗滑稳定性分析等流程,以确定坝体稳定状况,作为尾矿库预警标准,确保尾矿库安全运行。     

洪水工况下某尾矿坝动力稳定性分析

对四川某高堆尾矿库地质勘查资料进行整理,合理概化了坝体主轴剖面,采用等效黏弹性模型,对处于洪水工况下的该尾矿坝用GeoStudio有限元软件进行数值模拟研究,研究了该尾矿坝在EI Centro地震波作用下的反应加速度、位移变化、液化范围、安全系数、动力稳定性的规律,研究结果显示该尾矿坝可在洪水工况下稳定运行,为其他尾矿坝的动力稳定性分析提供参考。