尾矿坝坝体沉积尾矿的动力变形特性

尾矿坝坝体沉积尾矿是一种特殊性土,通过动力变形特性试验(共振柱试验),分析了尾矿坝坝 体沉积尾矿的动力变形特性。     

化学作用下尾矿土柱变形的流-固耦合数学模型

基于前人的实验结果,给出随着时间的改变,溶液酸碱性对尾矿土柱体弹性模量影响的函数,构建考虑化学、应力、渗流作用下尾矿土柱体变形的非线性耦合数学模型。     

考虑桩-土-结构相互作用影响的多层厂房振动分析

通过引入黏弹性人工边界,建立了桩-土-结构相互作用的厂房整体有限元分析模型,对设备作用下的多层厂房振动进行较为全面的分析,并就模型简化及桩-土体系对系统的影响进行对比研究。实例计算表明:桩-土体系的参与降低了系统自振频率,并对结构的动力响应产生了一定的影响,但在水平与竖向两个方向上存在差异。高频设备荷载作用下,桩-土体系的参与对厂房的水平振动影响不大,而会造成结构竖向动力响应放大。桩体在水平振动表现为弯曲变形,变形主要集中在上部,在竖向振动中则表现为整体振动。     

考虑变形及滞回效应影响的三维土-水特征曲面模型

为研究变形和滞回效应对非饱和土水-力耦合特性的影响,以边界面理论为基础,建立一个同时考虑变形及滞回效应影响的三维非饱和土土-水特征曲面模型,所建立模型可完整地描述非饱和土的水-力耦合特性。提出的本构方程以吸力和孔隙比为自变量,以饱和度为因变量,建立三维土-水特征曲面模型,通过编程实现了本模型的预测功能。通过程序的预测结果与一系列不同应力和水力路径下的试验结果进行对比,在饱和度-吸力/孔隙比二维平面及饱和度-吸力-孔隙比三维空间中,均验证了所建立模型的适用性及预测精度。     

深基坑锚杆-土钉复合支护的三维非线性有限元分析

根据深基坑土钉支护的受力特点 ,土钉与土体粘结滑移的工作性能 ,以及实际工程中的开挖建造与锚杆预应力施加等一系列施工过程 ,编制了针对锚杆 -土钉复合支护的三维非线性有限元程序 ,重点讨论了锚杆的存在对坑壁变形与土钉内力的影响。分析结果表明在对变形要求较严时 ,使用锚杆 -土钉复合支护可以有效控制变形。     

桩-土-结构相互作用下的Pushover分析

利用SAP2000有限元软件,对考虑桩-土-结构相互作用的高层框架结构进行了Pushover分析。分析计算过程中建立了考虑桩-土-结构相互作用的有限元模型和文克尔梁模型。研究结果表明:考虑桩-土-结构相互作用的Pushover分析方法可以简便、有效地预测桩-土-结构体系的地震反应;文克尔梁模型更方便实际工程应用。     

尾矿的动力应力-应变特性

对等效线性方法的各个参数的经验估计方法进行了总结,对土的最大动剪切模量、阻尼比曲线、动模量衰减曲线的影响因素和前人所做的研究进行了归纳,通过对各类尾矿动力变形特性的试验总结,得到了以尾粉砂、尾粉土、尾粉质黏土为代表的尾矿动模量衰减曲线,验证了用参考剪应变归一化得到不同围压下材料动模量衰减曲线的正确性,并将该方法用于尾矿,得到了高围压下尾矿的动模量衰减曲线,在不同围压下,将尾矿与天然土的动模量进行对比,得到了尾矿的一些特性。结果表明:材料在高围压状态下的动模量衰减曲线可以由低围压状态下的动模量衰减曲线将参考剪应变归一化的方法计算得到,其围压依赖性可以用参数k来表示。不同的材料对围压的依赖性不同,砂土的k平均取值为0.5,黏性土的平均取值为0.4,而对于尾矿,尾粉砂为0.4,尾粉土为0.3。     

广义位移法在土-结构相互作用问题分析中的应用

对目前土 -结构相互作用的有限元法数值建模中的若干不足进行了评述。通过深入分析土 -结构相互作用的力学机制 ,指出 :在相互作用体系中 ,由于两者之间悬殊的刚度 ,接触界面上公共节点的位移将受到结构本身变形性态的影响 ,在假设接触界面变形协调的前提下即是要求这些点的位移都应服从结构体变形的位移模式 ;因此 ,土 -结构相互作用整体有限元数值模拟的关键在于如何较好地反映由于土中结构体刚度条件而导致的、对周围土体变形所施加的一种约束条件。针对桩 /板筏与地基土的两类土结构相互作用问题 ,根据梁、板的工程弹性理论分别建议了桩 /筏基础结构的广义位移模拟方法。     

桩-土界面摩擦对静压桩挤土效应的影响分析

采用合适的土体屈服准则及有限变形理论，通过在桩-土界面设置接触以及在桩顶施加位移荷载建立了符合压桩实际的有限元模型。利用得到的有限元模型模拟了沉桩产生的挤土位移场，讨论了桩-土界面不同摩擦情况对沉桩产生位移场的影响。并对桩-土相互作用及水平向孔扩张的2种有限元模型进行了对比，结果表明，考虑桩-土相互作用及其摩擦情况是正确模拟静压桩挤土效应的关键。     

细粒铁尾矿的沉积特性与基本物理力学性质试验研究

尾矿的沉积与固结过程是形成强度和确定变形量的重要依据。为探求尾矿沉积过程中应力和孔隙水压力演变规律,揭示尾矿料的强度形成机理和变形特征,结合现场溜槽试验,对细粒铁尾矿的沉积坡度、以及沉积过程中的应力、孔隙水压力和有效应力的演变规律进行了监测。同时,采用十字板剪切仪确定了沉积完成后尾矿的剪切强度。在此基础上,对不同沉积断面尾矿料的颗粒级配和渗透特性进行了试验研究,分析尾矿沉积速率的演变机理。试验结果表明:颗粒研磨极其均匀的尾矿料的堆积形式和渗透特性与尾矿料的水力特性存在差别;受尾矿颗粒相对密实度较大、颗粒分布均匀等因素影响,增加尾矿料的可透水边界较施加外荷载,更能提升尾矿料中有效应力的形成速率;尾矿料表层硬化和封闭微孔隙引发了上层滞水入渗困难,应采用必要的引水导流措施降低高势能流体对筑坝稳定性的影响。     

分形粒径分布对颗粒流粒径分选的影响规律

高速远程滑坡反粒序及其形成机制是目前研究的热点问题,为进一步探讨该问题,以高速远程滑坡分形粒径分布特征为依据,通过物理模型实验与数值模拟方法,研究不同分形维数颗粒流堆积体的粒径分布特征及其对应的颗粒分选过程,结果表明:随着颗粒流分形维数的增大,细颗粒含量的增加,颗粒流运动过程中不同粒径颗粒的分选作用减弱,导致堆积体中反粒序的发育程度降低;在不同粒径组成条件下,颗粒流前缘及尾部主要呈离散态运动,中部则以密集态为主,仅表面局部颗粒发生离散,颗粒流堆积体中反粒序的形成是多种分选机制综合作用的结果。基于结果分析,高速远程滑坡运动过程中整体不具备颗粒分选的条件,仅在局部范围内可能存在颗粒分选作用。     

干密度和粒径对非饱和尾矿砂土水特征曲线的影响

为了得到干密度与粒径对非饱和尾矿砂土水特征曲线的影响规律,利用GEO-Experts压力板仪,开展了不同干密度、粒径的尾矿砂土-水特征曲线试验,探讨了干密度与粒径对尾矿砂土水特征曲线的影响,并采用F-X模型对试验数据进行拟合。结果表明:尾矿砂粒径越小,进气值越高,残余含水率越大,且小于0.25 mm粒径的含量增加能有效提高尾矿砂的持水能力;干密度对尾矿砂土水特征曲线的影响集中表现在过渡阶段,粒径相同时随着干密度的增大,脱水速率减小,残余含水率增大,但残余基质吸力基本不变;F-X模型对于尾矿砂土水特征曲线具有较高的拟合精度,能较好地反映尾矿砂的持水性能。     

鞍钢矿业公司大孤山尾矿坝渗流场数值分析

基于鞍钢集团矿业公司大孤山尾矿坝工程地质勘察资料,经对实测主轴剖面合理地概化,建立坝体渗流场数值模型,采用有限元法对该尾矿坝坝体渗流场进行了数值分析,对坝体渗流稳定性作出了评价。     

铁尾矿替代粉煤灰制备蒸压加气混凝土试验研究

基于收集到的鞍钢、首钢、燕钢铁尾矿,在组成特性分析的基础上,以其为原料替代粉煤灰制备蒸压加气混凝土,并分别对试样干密度、抗压强度、导热系数、产物组成及微观形貌进行研究。结果表明,燕钢尾矿中SiO2含量仅为45.1%,且主要以低活性的辉石形式存在。相比之下,鞍钢尾矿、首钢尾矿中SiO2含量分别为80.0%、72.6%,且主要以石英形式存在,属高硅质尾矿,可用作蒸压加气混凝土的硅质原料。当采用50%鞍钢尾矿、首钢尾矿分别等量替代粉煤灰时,可成功制备干密度达到B06等级、抗压强度达到A5.0等级的蒸压加气混凝土。鞍钢尾矿、首钢尾矿制备蒸压加气混凝土的主要反应产物分别为带状、片状的托贝莫来石晶体。     

尾矿砂塑性混凝土渗透性能的试验研究

以采矿产生的固体废弃物——尾矿砂的综合利用为研究背景,配制了以膨润土、不同尾矿砂砂率、不同水泥掺量为原料的塑性混凝土,并对尾矿砂塑性混凝土试件进行了冻融循环试验和渗透性能试验,研究了砂率、水泥掺量以及冻融循环次数对尾矿砂塑性混凝土渗透性能的影响,并得到了相对渗透系数随砂率、水泥掺量以及冻融循环次数的变化规律。研究结果表明,无论哪种水泥掺量,相对渗透系数均随着砂率的增加,呈现出U型的变化规律,U底的位置大约在砂率50%左右;随着水泥掺量的增加相对渗透系数逐步增大,其抗渗性能越来越好;随着冻融循环次数的增加,尾矿砂塑性混凝土的表面破损越来越严重,相对渗透系数逐步增大,其抗渗性能逐步降低。     

尾矿库安全评价存在的问题与对策

指出了目前尾矿库安全评价中在尾矿料物理力学性质试验、沉积尾矿料物理力学性质概化分区方法、尾矿料本构模型与固结理论、尾矿库防渗与排渗系统服役性能长期演化规律、尾矿库溃坝致灾过程研究等方面存在的问题,分析了产生上述问题的原因,提出了今后应重点研究的方向。     

某铜矿尾矿坝稳定性分析研究

以某铜矿尾矿坝为例,进行了调洪演算分析和稳定性分析。鉴于尾矿坝在堆积过程中形成的材料变异性较大,以极限平衡理论和传统的安全系数法为基础,将可靠度理论引入尾矿坝稳定性分析中并进行了初步的分析。分析结果表明,目前尾矿坝处于稳定状态,尾矿材料的重度与粘聚力对稳定性的影响较大,内摩擦角的影响则很微小。     

铁尾矿球替代粗骨料的新型混凝土力学性能试验研究

通过试验研究了使用铁尾矿粉制作成的尾矿球的物理性能,并使用尾矿球作为粗骨料配制不同强度配合比的混凝土。通过系统试验研究了骨料强度、水胶比等因素对混凝土的强度、弹性模量等物理力学性能的影响。研究表明:尾矿球较大的空隙率和较小的比表面积使得在进行配合比设计时,砂率要比同水胶比下的普通混凝土增加5%~7%左右;由于尾矿球本身密度大但强度较低,因此尾矿球混凝土的强度整体较低但弹性模量较大。使用鲍罗米公式拟合后得到的回归系数为αa=0.23、αb=-1.16与现有规范中给出的普通卵石骨料的参考回归系数有较大差异。尾矿球混凝土的破坏形态也随着水胶比降低从以骨料剥落破坏为主过渡为以骨料破坏为主。     

基于钻孔资料的某尾矿坝渗透系数反演分析有限元模型建立

根据某尾矿坝目前的库容和运行情况,需对其进行加高扩容改造设计,使堆积高程由目前的802 m升高至860 m。为此,进行了该尾矿库区现状的工程地质与水文地质钻孔勘察,为加高扩容改造设计提供依据。根据该尾矿库区现状实际的钻孔资料和工程地质与水文地质勘察结果,建立用于渗透系数反演分析的整个尾矿库区三维有限元网格模型,为确定该尾矿库区各分区模型渗透系数奠定基础。可以看出,基于实际钻孔资料建立渗透系数反演分析有限元模型是解决实际工程问题的一种实用而有效的方法。