尾矿坝溃决机理与溃坝过程研究进展

尾矿库是维持矿山生产的重要设施,同时也是矿山的重大危险源,开展尾矿坝溃决机理与溃坝过程研究对于提升我国尾矿库防灾减灾水平具有重要意义。分析比较了尾矿坝与挡水土石坝在溃决机理与溃坝致灾过程方面的区别和联系,总结了尾矿坝在坝体形式、填筑方式、坝料组成和溃决机制等方面的特点,对近年来我国在尾矿坝溃坝机理与溃坝致灾过程方面的研究工作进行了较为系统的总结,指出当前我国尾矿坝工程理论研究中存在的问题,并对该领域今后需深入开展的研究工作提出建议。     

基于动力离心模型试验的弱透水夹层尾矿库地震响应研究

尾矿库是具有高势能的泥石流灾害源,一旦发生溃坝会对下游人员和设施造成极大威胁。本文基于离心机振动台,针对含弱透水夹层的上游法堆石尾矿坝开展了动力离心模型试验,模拟了典型尾矿库在地震作用下的破坏过程。重点探究了尾矿库内部孔隙水压力变化规律、地震作用下尾矿液化的形成和发展规律以及库内弱透水层对液化破坏过程的影响。试验结果表明:尾矿坝受地震荷载作用时,初期坝的安全程度较高,不易发生破坏,溃坝则主要是由于尾矿库内部孔压升高造成局部发生液化,进而导致尾矿坝发生变形和破坏。尾矿坝发生变形前期,主要以尾矿水平向下游流动为主,未发生液化的部分则以相对完整的整体发生位移;尾矿库内部的弱透水层会影响内部孔压积累的过程,同时会加速附近土体的液化过程。     

尾矿库溃坝研究综述

尾矿库溃坝研究主要包括尾矿坝坝体失稳和泥石流的演进两部分.首先对尾矿库坝体失稳原因、机理和计算模型进行了综述,目前尾矿坝失稳计算模型研究主要集中在尾矿坝静力抗滑稳定和地震作用下尾矿砂的液化判别,而对渗透变形和洪水漫顶导致的尾矿坝渐近失稳模型研究较少,同时对地震作用下尾矿砂液化后流滑变形稳定分析的研究也较少;其次,对尾矿坝失稳后泥石流的物理性质、流变模型、演进计算模型进行了综述,目前尾矿库溃坝泥石流演进计算模型中存在大量的假设,包括对溃坝范围、溃坝过程、溃口大小的假设等,这对泥石流演进分析带来一定的偏差.总之,尾矿库溃坝计算模型还不完善,需要借助土力学、水力学和泥沙动力学等学科的交叉进一步研究.     

基于渗流理论的尾矿坝坝体稳定性分析研究

尾矿坝安全现状令人堪忧,尤其以渗流引起的坝体失稳事件屡屡出现,为了获取尾矿坝因渗流引起失稳的相关技术参数,对尾矿坝坝体稳定性进行了分析研究;在总结尾矿坝溃坝原因的基础上,分析了浸润线的影响因素并给出了计算方法,以山东玲珑尾矿坝为例,采用瑞典圆弧法和毕肖普法,对尾矿坝的整体稳定性进行计算;得到了玲珑尾矿坝相关的力学参数及计算成果,并从设计和管理两个方面讨论了尾矿坝安全稳定的防范措施;分析结果对于尾矿坝今后的设计和安全监测管理有重要的借鉴意义。     

加拿大博利山尾矿坝溃坝原因分析及防范措施

博利山尾矿坝溃坝事故是一起发生在加拿大境内最大规模的矿山事故,受到全球关注。人们意识到,只有在各个层面开展统一而周密的规划、设计、监控和有效运行,才能确保尾矿坝的可靠性。分析了博利山尾矿坝发生溃坝的原因,并针对存在的问题提出了相应防范措施,以为将来尾矿坝的设计、修建和运行提供借鉴,防止类似事故再次发生。     

溃坝洪水数值模拟

在已有溃坝洪水数学模型基础上建立的溃坝洪水计算模型，可对洪水由库尾向坝址的传播过程、溃坝洪水向下游的推进过程、溃坝洪水漫过堤防后在下游城镇内的淹没过程进行水动力学模拟．利用所建立的溃坝洪水计算模型，对某水电站大坝溃坝洪水在拟定的各工况下进行的坝下游洪水预测表明，溃坝历时、水库上游来流量及溃坝时不同的坝前水位是影响该模型计算结果的主要因素．     

山西新塔矿业尾矿库溃坝数值模拟研究

以山西新塔矿业尾矿库溃坝实例作为研究对象,将广泛应用于海岸方面研究的数值波动水路(CADMAS-SURF)推广到尾矿库溃坝的数值模拟,分析了尾矿库溃坝对下游的危害程度,研究溃坝后泥浆到达下游的时间和有无副坝及中间高两边低副坝、正常副坝两种副坝构造对下游居民区的影响,为防灾减灾工作提供参考。     

沟后面板砂砾石坝溃坝机理模型试验研究

本文通过模型试验揭示了有关沟后面板砂砾石坝溃坝的原因.单纯是面板顶端接缝漏水只出现垂直向下的渗流，上部下游坝坡没有逸出水流.接缝漏水同时面板顶端与坝体之间大范围的相脱开，才会再现上部下游坝坡逸出渗流.溃坝前坝体中部并未全饱和.溃坝机理是坝顶存在k＞1.0cm/s且呈上下游连通的极强透水层，面板顶端又是脱开坝体的，接缝漏水使极强透水层与库水直接相连通，因而产生较大的水平向的水力比降，使之管涌和接触冲刷，同时渗流冲刷坝坡，引起崩塌.最后防浪墙失稳倒塌，库水漫顶而下，最终溃决.     

水库大坝的险情识别

溃坝事故的发生将会对下游经济社会产生灾难性的影响，对水库大坝的险情分析将有助于全面掌握水库大坝的健康状况，因而有着重要的意义。提出三种不同险情程度的水库大坝识别标准．进而统计分析国内外溃坝资料，据此对渍坝宏观机理（即溃坝模式和溃坝路径）进行分析，提出了水库大坝渍坝模式模糊识别方法和溃坝路径的区间层次分析方法。     

基于改进物元可拓模型的透水堆石坝稳定性分析

对于尾矿坝溃坝事故,加强其稳定性分析研究具有重要的理论和实践意义。文章以辽宁省辽阳市弓长岭尾矿坝为对象,利用改进物元可拓模型对透水堆石坝的稳定性评价进行研究。结果显示,弓长岭尾矿坝稳定性等级为1.31级,相对于Ⅰ级稳定性风险稍大,需要对部分Ⅱ级和Ⅲ级指标指向的问题,强化管理和处置。     

变坝坡赤泥库漫顶溃坝模型试验研究

赤泥是氧化铝厂生产排放的一种性质独特的弃渣,因颗粒极细,赤泥库一旦溃坝,具有特殊的规律。本文以某赤泥库及下游沟道为整体研究对象,采用尾矿库物理模型试验方法,对赤泥尾矿库漫顶溃坝的发展过程及其机理进行分析。其结果表明:赤泥尾矿库溃坝发展规律比较复杂,在过程上可划分为洪峰前段、洪峰段及洪峰后段,且每阶段都有接近动态平衡的趋势;较大的坝坡变化使坝面空间上存在冲淤分区现象。最后,推导了赤泥流在下游沟道内演进的最大淹没高度计算公式,并利用模型试验资料对该公式进行了检验。     

尾矿库溃坝研究进展

总结分析了近年来国内外尾矿库溃坝致灾机理、尾砂力学性质及溃坝流体性质、溃坝影响范围和预警及防治措施等领域的研究进展。总体而言,尾矿库溃坝研究方面已积累了一定的基础和经验,然而在许多领域有待进一步深入系统的研究;尾砂不同于常规土料,相关研究目前多针对具体工程,尾砂的力学性质的系统研究有助于提升尾矿库溃坝安全评价水平;物理模型试验法和数值模拟方法是目前预测尾矿库溃坝影响范围的主要手段。指出了当前尾矿库溃坝研究及灾害防治方面的几个关键问题,建议从新试验技术、尾砂及溃坝流体性质和筑坝工艺等方面突破研究。     

堰塞坝溃坝洪水影响因素试验

针对影响堰塞坝溃坝洪水的主要因素制定室内水槽试验方案,分析入库流量、坝体物质组成、坝后坡度、坝顶长度及开槽宽度等5种因素对堰塞坝溃坝洪水的影响,采用水位计量测坝前库水位,根据水库水量动态平衡方程计算溃口下泄流量,通过对各种影响因素不同工况下的溃口流量过程线进行比较分析,得出规律如下:堰塞坝的入库流量和坝后坡度与最大洪峰流量正相关,与峰现时间反相关;坝体粗沙含量及坝顶长度与最大洪峰流量反相关,与峰现时间正相关;坝顶开槽宽度与最大洪峰流量及峰现时间反相关。     

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。     

小型水库大坝溃坝风险识别研究

小型水库遭破坏的危险主要是溃坝风险,为了给小型水库大坝安全提供资料,对小型水库大坝溃坝历史资料进行统计,分析泰安市岱岳区18座小型水库安全鉴定资料,并利用事件树法分析了小型水库大坝的主要溃坝模式和溃坝路径。结果表明,小型水库主要的溃坝原因是漫顶和坝体施工质量,在3 339座溃坝事故中,漫顶1 737座,占50.2%,由坝体施工质量引起的溃坝1 205座,占34.8%。溃坝模式和溃坝路径的提出,为小型水库大坝溃坝概率的确定以及溃坝风险分析评价奠定基础,并为其除险加固提供依据。     

6m高土石坝稳定与溃决现场试验

挪威进行了一项完整的关于不同筑坝材料的土石坝稳定研究项目,以研究小坝的溃决问题.现场实验结果表明,碾压堆石坝的抗剪强度要高于常规稳定分析结果,坝脚处实际的抗水流冲刷能力较强.当坝体下游外部发生冲蚀时,过程较慢,当冲蚀深度发展到坝顶的上游坡面时,溃决过程很快,溃口先向下发展直到坝脚,然后才向两侧发展.     

Risk assessment of a dam-break using GIS technology.

Flood disasters cause massive loss of human lives and immense damage to the infrastructure and economic activities, not only in Turkey but also all over the world. Governments consider several long-term and short-term precautions for flood control. The numerical simulation of dam-break problems could be accomplished with geographic information systems and innovation maps. Spread of the flood wave after a dam break can be predicted using these enabling technologies. This kind of advanced modelling technology is becoming an inevitable tool for the decision-making process. Data produced by GIS are used as initial values for FLDWAV. ArcView GIS has been used to produce a Digital Elevation Model and visualization of dam-break effects and propagation of a possible flood wave. Using GIS techniques and hydrologic modelling software, possible effects and damage of a dam-break flood have been investigated and results were simulated to show significant dam break effects on the region.     

土石坝漫顶溃决模式与溃坝参数预测

利用黏土和黄砂混合配制试验筑坝材料,开展水槽试验,模拟均质土石坝漫顶破坏过程,研究溃坝模式对溃坝参数的影响。试验中观测到3种漫顶破坏模式:陡坎蚀退冲刷溃决模式(M1)、剪切蚀退坍塌溃决模式(M2)和浸泡剥蚀破坏模式(M3)。相同库容和坝高条件下,不同模式最大溃决流量差异较大:Q_p(M2)>Q_p(M1,M3);定义水流开始漫顶至水库内库存水流构成漫坝破坏的主要动力源的时间为漫顶临界时间T_C,则T_C(M2)<T_C(M1)<T_C(M3)。溃坝模式反映了漫顶流量、初始溃口、坝高和筑坝材料等因素对漫顶溃决的综合影响,是除坝高、库容外溃坝参数预测的重要影响因子。     

土石坝风险实时评估与综合预警模型

为探讨土石坝风险实时评估方法,采用点估计法进行土石坝溃坝概率的实时分析。基于BREACH模型与HEC-RAS程序计算溃坝损失,综合前人研究成果提出改进的土石坝风险评价标准及与之相衔接的土石坝风险预警标准,并结合现有突发事件预警标准,构建一种新的土石坝综合预警模型。算例计算结果表明,基于点估计法的土石坝溃坝概率实时分析方法能同时满足风险实时评估对计算精度与计算效率的要求,此综合预警模型可有效提高早期预警能力,并在一定程度上降低过度预警造成的损失,可为土石坝风险管理提供理论依据与技术支撑。     

用有限近似法求解二维溃坝波的演进

为了对水库和堤防的失事影响作出定量评价,以便合理确定水库或堤防的防洪标准以及采取恰当的避险措施。采用有限近似法5点格式离散二维浅水波方程组,建立平面二维溃坝洪水波模型。通过与平底无摩擦二维非对称部分溃坝问题其他数模结果的比较,表明该模型能够较好地模拟自由面的变化规律,具有较强的间断捕捉能力。进而模拟有障碍物水槽中的二维溃坝波绕流现象,给出了精细的数值结果,揭示了水流复杂的运动特性。研究结果表明了有限近似法在模拟溃坝洪水波间断的形状和位置方面的优良性能,是求解溃坝流动的有效方法之一。