地震作用下加高扩容尾矿库的动力稳定性研究

以周家沟尾矿库为工程背景构建二维数值模型,研究随着堆积坝坝顶标高的增大地震作用对 坝体稳定性影响。根据库区场地情况选用实测波ＥｌＣｅｎｔｒｏ波和Ｔａｆｔ地震波合成人工地震波时程对尾矿 库进行动力稳定性分析,分析了随着尾矿坝坝体加高时尾矿库的最大动剪应力分布、坝顶水平加速度反 应、尾矿库的残余变形及库区的液化区域变化趋势。结果表明随着坝体的加高,最大剪应力集中在坝顶 底部区域且随着坝体的加高由初期坝向坝顶方向扩展;坝顶最大加速度及放大系数减小;尾矿库的最大 残余变形增大,较大部位出现在坝顶附近;坝顶的加高尾矿库液化区将发生变化。工程中要注意坝顶加 高后尾矿坝部分区域发生的液化对尾矿坝稳定性影响。     

黄河下游大堤饱和-非饱和土渗流分析

针对现状条件下黄河大堤处于饱和-非饱和状态的事实,利用饱和-非饱和土系统的二维渗流模型对黄河大堤进行了渗流分析,结果表明:①浸润线瞬变位置在水位变化初期变化较快,随着时间的推移逐渐变慢;②等势线从饱和区向非饱和区扩展,说明在等势线间的水头差作用下,饱和区和非饱和区内都有水的流动;③由堤防顶部到底部,压力水头逐渐由正值变到负值,坝中央等压线几乎与浸润线平行;④流速矢量开始时垂直于地面,逐渐向堤内偏转,在坝中央部分平行于浸润线,在坝趾位置几乎垂直于坝趾.且浸润线上、下皆存在流速矢量.     

辐射井立体排水技术在尾矿坝排水工程中的应用

冶金工业早期建设的尾矿库多为不透水基坝,目前由于坝体浸润线过高而威胁坝体安全的尾矿库较多。采取坝内排渗措施降低浸润线是加固治理这类病险坝的根本途径。本文提出的辐射井立体排水系统,由水平排水和竖直排水组合而成,较之目前采用的排水方法,具有井位灵活,排水效果好;自流排水,安全可靠,运行管理方便等优点。本文根据尾矿坝的特点简要介绍了辐射井立体排水系统的设计原则。并结合工程实例分析了这种排水方式的排水效果。     

理正软件在尾矿坝坝坡稳定性分析中的应用

尾矿库中的尾砂不断的堆存,将逐渐形成高势能人造危险源,对下游人民造成严重威胁,尾矿库发生安全事故的一个重要原因是坝体浸润线过高,渗流量大造成坝坡稳定性下降。以河南省QSG尾矿库为工程背景,运用理正渗流计算软件对尾矿库正常水位和洪水水位两种工况下的坝体浸润线位置与渗流量进行了推求,并分析尾矿坝在正常运行、洪水运行和特殊运行三种工况下的坝坡稳定性,对尾矿坝不同工况下的坝坡稳定性做出评价。计算与分析结果表明,该尾矿库在不同工况下运行,浸润线相对较低,渗流量适中,坝坡稳定。     

辐射井排水在白银三冶炼厂尾矿坝上的应用

白银公司三冶炼厂尾矿坝是一座险病坝,利用辐射井排水降低坝体浸润线的措施,保证了坝体的安全。本文介绍了白银三冶炼厂尾矿坝采用辐射井排水的设计、施工方法及有关问题。     

某尾矿坝渗流场数值模拟及坝体稳定性分析

尾矿坝坝体加高会改变库体堆填物的渗流特性,影响坝体的安全性。综合运用钻孔勘探成果和室内渗透试验所得渗透系数,建立了尾矿坝渗流分析模型,应用二维有限元数值计算软件GEO-SEEP,对某尾矿坝加高后的渗流场进行了计算分析。分析结果表明,天然工况下,加高后尾矿坝库区浸润线偏高,不利于尾矿坝的安全稳定运行。为此在优化加高方案中提出了加强排渗设施的初步方案,数值模拟结果表明,该方案能较好地降低坝体浸润线,提高坝体稳定性。在尾矿坝排渗设施布置时,通过渗流模拟可以检验排渗方案的合理性。     

基于非饱和流固耦合理论的某尾矿坝渗流与稳定性分析

基于非饱和流固耦合理论,针对某尾矿坝,建立了流固耦合渗流有限元模型,通过对尾矿库的浸润线位置以及应力场分布规律的分析,验证了流固耦合数值模拟的有效性。并在此基础上,采用流固耦合—Morgenstern-Price法,获得了不同干滩面长时尾矿坝的稳定性安全系数,并将其与采用极限平衡法、流固耦合—强度折减法获得的计算结果进行了对比分析。结果表明:采用流固耦合—MorgensternPrice法研究尾矿坝的稳定性是有效和可靠的。更多还原     

虹吸井子结构法在尾矿坝复杂渗流场求解中的应用

针对尾矿坝特有的防渗排水措施(如虹吸井、导渗盲沟、辐射井等)通常难以精细模拟其排水效果和整体三维渗流场,提出一种适合求解布置有复杂排水系统的尾矿坝三维渗流场的虹吸井子结构法。以某尾矿坝为例,采用虹吸井子结构法对尾矿坝三维渗流场进行有限元数值模拟分析,研究虹吸井和导渗盲沟联合作用的防渗效果以及虹吸井部分失效对渗流场的影响,为尾矿坝复杂排水系统的设计提供理论支持。     

辐射井在尾矿坝排水工程的应用

白银公司第三冶炼厂尾矿坝,设计坝高48米,用上游法筑坝。初期坝高18米,用水中填土法筑成。虽然初期坝下游增设贴坡排水,但因排水形式不当,随着子坝堆积,坝体浸润线逐渐增高。当子坝堆高超过初期坝顶10米左右时,坝体浸润线出逸点高出初期坝顶1.0米多。1984年～1989年间坝体连年冲刷破坏,几经整修,并曾试验用竖井(管井)排水降低浸润线,但收效甚微。以至坝顶不能正常放矿,严重影响了企业的正常生产。     

排渗系统不同失效程度下尾矿库三维渗流场数值模拟研究

尾矿库的浸润线对坝体的稳定安全至关重要，淤堵作用会导致坝体排渗系统失效和介质渗透系数减小，坝体浸润线升高，增加边坡失稳的可能性。为此，以河南某复杂尾矿库工程为背景，研究发现其现状模型运行期实测浸润线明显高于数值模拟结果，在1 317 m高程附近最大埋深差值达到10.43 m,应考虑存在淤堵现象。针对上述问题，对尾矿库二期设计高程排渗设施不同失效程度下渗流场的变化进行研究，分析了排渗席垫不同失效情况下尾矿库渗流场的变化。结果表明：排渗席垫渗透系数降为原来的0.7、0.5和0.3时，堆积坝临界浸润线埋深均满足安全要求。     

洪水入渗尾矿坝边坡渗流稳定性数值分析

针对洪水位升高造成尾矿坝边坡失稳破坏的问题,建立洪水入渗尾矿坝流-固耦合方程,利用FLAC3D有限差分计算软件,对洪水位升高后入渗尾矿坝边坡稳定进行数值分析,研究洪水入渗后尾矿坝边坡饱和度、孔隙水压力、边坡应力和位移变化规律,得到了洪水位升高入渗对边坡稳定性的影响,并进行坝体安全性指标分析,计算得到此坝体边坡安全系数为1.66,进而确定潜在滑移面位置。研究结果可为尾矿坝边坡稳定提供有利参考。     

材料非饱和对尾矿库三维渗流影响分析

基于非饱和土渗流理论,针对云南省一尾矿库,采用ＭＩＤＡＳ／ＧＴＳＮＸ有限元分析软件建立了尾 矿库三维渗流有限元模型,得到了正常工况和洪水工况下尾矿库浸润面位置和孔隙水压力分布规律。 并在此基础上,将考虑材料非饱和特性渗流计算结果与不考虑材料非饱和特性渗流计算结果进行了对 比分析,初步探讨了材料非饱和特性对尾矿库安全稳定运行的影响。结果显示,材料非饱和特性对尾矿 库渗流规律的影响显著,不利于尾矿坝的安全稳定运行。     

尾矿库土石初期坝坡面沼泽化治理措施

对于初期坝为透水堆石坝、后期采用尾砂筑坝的上游式尾矿库,由于库水位高、干滩长度短、尾砂渗透性差、堆积坝坡陡、未设置排渗设施等原因,往往在后期尾矿堆积坝坡面出现沼泽化现象。目前对这种堆积坝坡面沼泽化的治理已积累了丰富的经验,而对于土石初期坝沼泽化现象,因出现较少,研究不多,治理措施也较少。通过对初期坝坡面沼泽化的原因分析和治理措施比选,将水平排渗管用于尾矿库土石初期坝坡面沼泽化治理中,根据浸润线观测及现场查看,经治理的土石初期坝浸润线埋深逐步降低、坡面沼泽化消除、坝体稳定性逐步提高,具有良好的治理效果。采用水平排渗管可消除土石初期坝沼泽化,施工中积累的经验可为类似工程治理提供借鉴。     

松涛水库土坝浸润线抬高的原因分析

本文对松涛水库浸润线长期偏高进行了分析，对渗流量和测压管水位观测资料进行了相关线分析和多因子回归分析，建立了相应的数学模型，并进行了稳定和非稳定渗流计算。‘     

尾矿库坝体溃决演进规律的模型试验研究

本文结合实际工程,在自主研发的尾矿库模型试验平台上完成了尾矿库模型的搭建,进行了由于坝体排渗系统失效致使浸润线持续升高而诱发的尾矿库溃坝模型试验。利用坝体位移跟踪测量系统对尾矿库坝体溃决的演进过程进行了观测,总结了整个试验过程中的溃决模式及破坏形式。结果表明,坝体整体呈逆流牵引型溃决模式,溃决破坏形式大致经历三个阶段:坝面沼泽化诱发张拉裂缝、流土与局部塌落、较大范围崩塌与滑坡,其中前两个阶段是崩塌与滑坡的诱发阶段。在流土破坏出现前会出现堆积坝局部渗水、坝体裂缝等现象,此时若采取有效措施迅速降低浸润线,可避免发生大范围流土破坏。崩塌与滑坡过程溃决量大、持续时间短,一般难以防范。将模型试验结果与数值模拟结果和尾矿库溃坝原型资料对比,三者吻合良好。本文提出的模型试验方法可以预测尾矿库溃坝过程以及对尾矿库溃坝事故进行反演分析。     

寒旱区碾压混凝土重力坝运行性态分析

新疆北疆碾压混凝土坝是国内外在极端恶劣条件下修建的第一座百米级全断面碾压混凝土重力坝,工程已正常运行12 a,监测数据表明:坝体上部混凝土温度已接近准稳定场,腹心混凝土温度降至稳定温度场还需10～15 a;高水位运行至今,坝基及坝体水平位移均向下游移动,对比同类型工程,本工程水平位移在正常范围内。通过建立回归模型,分析得出温度及水位是影响横缝开合度及坝体水平位移的主要因素,时效位移年变幅均逐年减小,且变化速率逐渐降低,呈收敛趋势。大坝总渗流量在水位基本保持一致时逐年降低、排水孔加密后扬压力降幅明显。越冬层层间温度、渗透压力均满足规范及设计要求,新旧混凝土结合完好,工程实施的温控措施合理有效,高水位运行后,大坝是安全的,成果对严寒寒冷地区的工程设计、建设及运行管理具有重要的指导及借鉴意义。     

混凝土面板砂砾石坝二维有限元渗流实例分析

主要探索面板砂砾石坝的二维渗流计算。利用有限元方法对坝体设置竖向排水体与不设置竖向排水体两种情况下的渗流和浸润线进行研究,阐述了在坝体中设置竖向排水体能有效地控制浸润线的高度和渗流溢出点的位置,从而提高坝体下游坝坡的稳定。同时,结合面板砂砾石坝的渗流分析,对面板砂砾石坝的设计提出了建议,指出:当面板无裂缝,面板与防浪墙之间的水平缝止水失效时,即使在设置竖向排水体的情况下,浸润线仍保持一个较高的位置,对坝坡稳定有较大的不利影响,在设计和施工时应予足够重视。     

地基水荷载对混凝土坝位移影响研究

分析了地基变形模量随深度逐渐增加、渗透系数随深度逐渐减小、坝基渗透系数各向异性、坝踵设置帷幕排水,以及考虑渗流场和应力场耦合等对混凝土坝位移分量的影响,得出如下结论:作用在地基上的水荷载,使混凝土坝坝顶相对参考基点(倒垂锚固点或坝踵正下方1倍坝高处)的水平位移指向上游,而参考基点的水平位移随地基截取范围的增大而增大.由于大坝工程上常将倒垂线锚固在岩基深处,并认为该倒垂线测值为绝对位移.当考虑作用在地基上的水荷载时,将倒垂线测值作为绝对位移的认识存在局限性.为了获得精度良好的参数反演值,必须考虑参考基点的位移,应采用大坝有限元数值计算的坝体位移和基点位移的相对值,联合实测位移分离出的水压分量进行参数反分析.     

从实测温度探求宝瓶大坝面板后渗压成因

基于原型监测成果,特别是实测温度成果,对宝瓶大坝蓄水以来面板后垫层料内形成的高渗压水头进行了分析判断,确认了其真实可信,探求了其形成和发展的原因。研究结果表明,面板后高渗压水头来自坝前库水,板间缝是渗漏通道。面板局部也有破损,虽因在坝前铺盖层以下渗漏并不严重,也应作为隐患之一加以关注。     

高拱坝谷幅变形特征及影响因素分析

针对我国一些高拱坝蓄水后出现谷幅收缩现象,影响大坝工作性态和长期安全的状况,基于国内某高拱坝的谷幅变形监测资料,全面分析了谷幅变形的时空分布规律,并通过建立谷幅变形多元回归模型,对各条测线的谷幅变形过程进行了回归分析,分离出谷幅变形的主要影响因子。在此基础上,结合坝址区特定的工程地质和水文地质条件,对谷幅变形的影响因素进行了分析。结果表明,谷幅实测变形中库盘水压面载引起的变形分量、库水位滞后效应分量以及气温分量较小,大多数为时效变形;在特定的水文地质条件下,蓄水后渗流场演变过程中岩体应力的不断变化调整可能是谷幅收缩变形的主要诱发因素。