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。     

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。     

尾矿库流固耦合的地震动力响应特性

通过FLAC3D数值分析软件,建立某尾矿库的三维实体模型,利用人工合成地震波施加荷载实施地震作用下的尾矿库的流固耦合分析,得到了尾矿库在地震作用下的坝体位移、加速度以及库区液化的动力响应特性。结果表明,在静力作用下,尾矿库整体稳定,安全系数为1.42;在地震动力作用下,尾矿库的坡顶水平最大位移达到0.45m,垂直位移达到0.15m,产生局部水平式滑动破坏;地震动力响应的加速度在水平和垂直方向均得到放大,垂直向最大放大倍数为2.2;坝坡以及上游积水地发生液化流滑,特别是地震发生的初期0~10s内响应强烈。     

基于Flac3D的尾矿库动力液化分析

针对尾矿库安全运行问题,对尾矿库地层进行合理概化,利用曲面拟合方法建立三维数值模型,采用非线性方法计算尾矿堆积坝动力响应,分析其动力稳定性。结果表明,堆积坝在地震作用下会有较大变形,主要体现在堆积坝顶部附近,而碾石压坡体部分受地震影响最大,由于其为废石块体碾压堆积而成,会出现一定程度的破坏,应进行加固处理,而沉积滩超孔压比尚未达到液化临界值,不会出现液化现象,但其值较高,应加强库区排水,降低浸润线埋深,防止地震造成液化破坏。     

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。     

某加高扩容尾矿库三维静力敏感性及地震反应数值分析

为验证某复杂地质条件下尾矿库加高扩容设计方案的合理性,采用非线性有限元程序建立了初期坝、堆积坝以及坝基的三维有限元模型,首先分析了当堆积坝各料区均采用设计参数时,坝体在自重及上游沉积滩水压力作用下的静力位移、应力和应力水平,然后考虑到实际排矿堆积过程中存在的不确定性,对各层尾砂的主要变形模量进行了敏感性分析,最后采用动力时程分析法对坝体进行动力稳定性分析。结果表明,数值模拟结果符合工程实际,工程加高扩容设计方案较为合理,坝体不会出现因地震作用所导致的水平或垂直向裂缝以及沉积池水漫顶情况。研究成果可为设计及施工方案提供一定的理论依据。     

基于QUAKE/W模型的尾矿库地震动力响应研究

为研究尾矿库地震动力响应,以我国广东某山谷型尾矿库为对象,运用GEO-studio软件中QUAKE/W模块,建立本构模型研究坝体在初始稳定状态和动力响应状态的变化情况并根据震后液化区判断坝体是否会发生液化,提出应对措施。结果表明:在库区地震设防烈度6度工况下,发生地震前后总应力、有效应力、剪应力没有明显变化;尾矿库不同位置孔隙水压力均有升高,相对升高值与地震时间呈线性关系;液化出现在大坝坡脚处,应力集中,发生液化会对坝体稳定性产生很大影响。建议增强两侧坝基和坡脚的稳定性,为尾矿坝安全运行增加保障。     

基于QUAKE/W的尾矿库地震动力响应研究

为研究尾矿库地震动力响应，以我国广东某山谷型尾矿库为对象，运用GEO-studio软件中QUAKE/W模块，建立本构模型研究坝体在初始稳定状态和动力响应状态的变化情况并根据震后液化区判断坝体是否会发生液化，提出应对措施。结果表明：在库区地震设防烈度6度工况下，发生地震前后总应力、有效应力、剪应力没有明显变化；尾矿库不同位置孔隙水压力均有升高相对升高值与地震时间呈线性关系；液化出现在大坝坡脚处，应力集中，发生液化会对坝体稳定性产生很大影响。建议增强两侧坝基和坡脚的稳定性，为此尾矿坝安全运行增加保障。     

某铀尾矿库地震动力稳定性分析

地震是影响铀尾矿库稳定性的重要因素之一。为研究铀尾矿库在地震动作用下的动力特性,以某铀尾矿库为例,对尾矿库在设计地震条件下的动力反应进行了模拟计算,得到地震过程中尾矿坝体应力、加速度反应、变形、液化和动力稳定等计算结果。研究表明,该尾矿库在设计地震条件下总体表现良好,坝体稳定性可以得到保障。     

尾矿坝地震液化可能性判别

上游法尾矿坝浸润线较高,大部分坝体处于饱和状态,在地震作用下极易出现液化区,导致坝体失稳,准确判断液化区域的范围成为尾矿库中后期安全运行的关键。根据建筑类别、土质情况进行液化可能性初判,结合初判结果采用临界标准贯入击数法和抗液化剪应力法,利用Geo Studio软件进行地震液化分析,得出地震液化区域范围,为后续采取防护措施提供依据,对保证尾矿库安全运行具有积极意义。     

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。     

某高尾矿坝考虑渗流作用下的抗震性能分析

渗流作用和地震作用是影响尾矿坝稳定的主要因素。以云南省某尾矿坝为研究背景，基于Geo-studio软件考虑初始渗流场的影响，研究尾矿坝渗流作用下的稳定性，以及地震作用下的动位移与加速度、液化区域与震时的关系、坝坡抗震稳定性、震后永久位移及地震作用下浸润线的变化。计算结果表明：尾矿坝在渗流-应力分析中处于稳定状态。在地震作用下，尾矿坝的水平位移沿着坝高向上不断增大，最大水平位移分布在堆积坝顶部。初期坝顶和堆积坝顶加速度放大倍数分别为1.67和1.87倍。液化区域主要分布于堆积坝浅层区域。尾矿坝震后永久变形量较小，不会发生整体滑塌，但震后浸润线位置较震前显著提高，考虑增设排渗措施防止发生渗流破坏。     

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。     

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。     

某上游法尾矿高堆坝液化及地震永久变形分析

采用有效应力动力分析方法,结合抗液化剪应力法基本理论和地震永久变形理论,运用大型岩土分析软件Geo-Studio,对某典型上游法尾矿高堆坝进行了地震动力分析,计算出了在8度地震作用下尾矿堆积坝的液化范围和永久变形,并给出了相应的加固措施,为该尾矿坝在高烈度地震区的设计及管理提供参考,同时可为类似工程提供借鉴。     

高地震烈度下宽顶废石尾矿坝的动力响应分析

云南某尾矿库设计将排土场修整后作为尾矿坝,形成的宽顶废石坝最大坝高182m,坝顶宽度496m,尾矿坝处于8度地震烈度区。采用等效线性黏—弹性模型,对宽顶废石尾矿坝的动力响应进行分析,得出高地震烈度条件下坝体加速度、动应力及动力稳定性。研究结果对高地震烈度区尾矿坝工程建设具有指导意义。     

尾矿坝地震反应分析及抗震措施研究

采用动力非线性有限元法, 分析了尾矿坝地震反应、超孔隙水压力的发展过程和变形特征, 研究了土工织物减小尾矿坝地震变形的效果。分析结果表明, 坝顶加速度峰值相对于输入加速度峰值放大1.4倍, 地震变形主要集中于下游坡。坝体中超孔隙水压力开始时段迅速增大, 随后趋向平稳。从坝坡表面往下, 超孔隙水压力比逐渐减小, 且上游坡的超孔隙水压力比大于下游坡的。下游坡子坝区铺设土工织物有效地减小了坝体地震变形。最后提出了一种尾矿坝综合抗震措施, 即在子坝区铺设土工织物, 初期坝外坡施加反压体, 初期坝坝基易液化土层被夯实, 计算结果说明综合抗震措施起到了较好的抗震效果, 可为尾矿坝抗震设计提供参考。