尾矿坝渗流-应力耦合场的有限元分析

尾矿坝作为典型颗粒堆积多孔介质,其安全稳定运行对矿山的生产关系重大。建立了尾矿坝渗流与应力耦合的数学模型,以金山店锡冶山尾矿坝为例,分析了正常运行的工况下渗流与应力场的耦合特性,得出浸润线、变形场及应力场等尾矿坝的重要指标。通过模拟分析发现,考虑耦合情况比不考虑耦合场的渗流量增加约2%,且渗流对应力场的影响较大,由渗流所产生的渗流体积力占总应力的10%~20%。据此可全面直观地了解尾矿坝在各运行工况下的信息,为尾矿坝的稳定性分析及日常维护提供了理论依据。     

基于渗流与应力耦合的尾矿坝稳定性分析

针对尾矿库坝体加高影响其稳定性的问题,基于有限差分法采用渗流与应力耦合模型,对某尾矿坝在4种不同工况下进行渗流场和静力场分析。渗流场计算结果表明:加高坝体在洪水位工况下,坝体内自由面比现状坝洪水位工况升高很多,浸润线最小埋深为5.88 m,小于规范规定的最小埋置深度6~8m,加高坝体在洪水位工况是不安全的,需采取加固措施。应力场计算结果表明:加高坝体洪水位工况下,初期坝坝脚外坡处应力水平值为0.8,坝坡靠近堆积坝坝顶处应力水平值为0.75,应力水平过大,需采取加固和排渗措施,分析结果与渗流场分析结果一致。     

尾矿库三维渗流模拟及排渗设施对渗流场影响

为分析排渗管和坝高对尾矿坝浸润线的影响程度,采用数值模拟方法对尾矿库不同工况下浸润线位置 进行研究。 采用 Midas-GTS 软件渗流分析模块对尾矿坝在增设排渗管前后、不同坝高、不同运行水位工况下渗流场分 布进行数值模拟,计算得出不同工况下浸润线位置。 结果表明:增设排渗管后,浸润线与实测浸润线耦合较好,相对误 差在合理范围内;坝高 100 m 时,每隔 7 m 高程差布设排渗管的方案可有效控制坝体内浸润线的埋深和分布,防止发 生渗透破坏,使尾矿库安全运行。 本次研究考虑了尾矿库的复杂性及排渗管对渗流场的直接影响,为尾矿库三维渗 流安全分析提供了一定的参考依据。     

基于ABAQUS有限元软件对尾矿坝的稳定性预测

为预测云南兰坪铅锌矿温庄尾矿坝在未来运行中的稳定性,进行了室内土工实验,分析了铅锌矿尾矿的物理力学性能,同时通过ABAQUS有限元软件,建立了温庄尾矿坝的二维流固耦合模型,获得了该尾矿坝在正常和洪水两种工况下的应力场,位移场,渗流场的结果。     

基于ABAQUS有限元软件对尾矿坝的稳定性预测

为预测云南兰坪铅锌矿温庄尾矿坝在未来运行中的稳定性,进行了室内土工实验,分析了铅锌矿尾矿的物理力学性能,同时通过ABAQUS有限元软件,建立了温庄尾矿坝的二维流固耦合模型,获得了该尾矿坝在正常和洪水两种工况下的应力场,位移场,渗流场的结果。     

尾矿坝二维固结稳定渗流分析

根据尾矿坝的实际情况，分析了目前尾矿坝渗流分析中存在的问题。提出了考虑渗流场与应力场耦合的二维固结渗流分析方法，进行了系统的理论推导及程序设计，并应用于白雉山尾矿坝的渗流分析。     

尾矿坝固结渗流的分析模型和计算方法研究

从分析尾矿坝堆积尾矿固结条件、固结状态和应力状态 (应力场 )入手 ,考虑固结状态不同和应力场的不同对渗流场的影响 ,提出了尾矿坝固结渗流分析模型和相应的计算方法。     

尾矿坝固结渗流的分析模型和计算方法研究

从分析尾矿坝堆积尾矿固结条件、固结状态和应力状态(应力场)入手,考虑固结状态不同和应力场的不同对渗流场的影响,提出了尾矿坝固结渗流分析模型和相应的计算方法.     

干式堆存尾矿坝的稳定性分析

工程设计中,干式堆存尾矿坝的稳定性分析往往只考虑干坡运行状态,即使考虑降雨因素,也未对降雨条件下孔压-应力进行耦合理论分析。为阐述孔压-应力耦合后对干式堆存尾矿坝稳定性分析结果的影响,采用土体本构方程、渗流方程、土体平衡方程及非饱和土孔压-应力耦合理论,分析得出在降雨条件下考虑孔压-应力耦合时,干式堆存尾矿坝的稳定性系数偏小,较实际偏于保守,对尾矿坝安全有利。     

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。     

基于Geo-Studio软件的某尾矿坝边坡稳定性分析

以本溪永安尾矿坝为研究对象,选用尾矿库中轴剖面,采用GeoStudio软件中的渗流分析模块Seep/W和边坡稳定性分析模块Slope/W进行边坡稳定性分析,即应力场与渗流场耦合后安全系数的计算,通过对尾矿坝现场观测,说明计算分析结果符合实际。     

复杂库型条件下高堆上游法尾矿坝三维渗流场分析

高堆上游法尾矿库由于水头高,渗径偏短,同时受复杂地形的夹持影响,在遭遇排渗设施失效或库水位升高等特殊工况时,坝体浸润线将抬升明显,进而影响到高坝运行安全。以国内典型的200m级上游法高堆尾矿坝为工程实例,针对该尾矿库利用三条沟谷同时堆坝这一特殊建库条件,开展尾矿坝空间渗流场研究工作,分析复杂地形下多沟谷渗流场的相互影响规律,揭示高坝浸润线易升高的关键区域及其抬升原因,并提出渗流控制措施。研究结果表明:1)受多区域渗水汇集、沟谷转角大、坝轴线收窄等复杂库型条件的综合影响,高坝渗流场的空间分布特征明显;局部浸润线相比周边区域抬高4~6m以上;2)坝体浸润线在堆积坝下半段往往贴近坝前水平排渗层内边缘通过;坝前排渗措施的有效设置对控制坝体浸润线十分关键;3)高堆尾矿坝坝体浸润线受库水位变化影响敏感,日常管理中应形成足够的库区干滩,确保尾矿坝安全运行。     

富贵鸟1号尾矿库坝体稳定性数值模拟

基于富贵鸟1号尾矿库现有岩土工程地质条件,采用有限元法对该尾矿坝进行渗流稳定性及静力有限元数值模拟分析.结果表明坝体在正常运行工况以及洪水运行工况下,尾矿堆积坝坝坡浸润线埋深满足规范规定.坝体浸润线沿初期坝坝坡出逸,系透水堆石坝正常排水现象,不会对坝坡产生如管涌、流沙和表面沼泽化等渗流破坏.并在此基础上,采用毕肖普法和瑞典圆弧法对坝体进行正常水位工况、洪水位工况和洪水位及地震作用工况下的稳定性计算,得到尾矿坝坝体内部应力应变关系,以及坝体最小稳定性系数.结果表明坝体的稳定性系数大于规范要求的最细小安全系数,坝体是安全稳固的.     

崩落回填区渗流场与应力场耦合有限元分析

以金山店铁矿崩落回填区为例,建立了崩落回填区渗流与应力耦合的数学模型,分析了渗流场与应力场耦合特性。模拟结果表明：在巷道附近渗流速度较大时,通过巷道边界的渗流量为1.3×10-3 m3/（s.m）;考虑耦合比不考虑耦合总水头值总体上是减小的,特别是在底部区域,影响更为明显;耦合对应力场也有一定的影响;总水头值随着耦合系数β的增加而逐渐减小。     

中线式尾矿坝渗透系数反演分析

本文以采用中线式尾矿筑坝法的某尾矿坝为例,采用改进加速遗传算法为渗流反演分析方法,以实际工程地质和水文地质勘测钻孔资料为基础,通过建立尾矿库区的三维有限元模型,对尾矿坝进行现状坝高条件下的渗流场进行反演分析,对尾矿坝各岩土层渗透系数进行综合确定,为该尾矿坝运行到最终坝顶标高时的渗流场分析奠定了基础。     

崩落回填区渗流场与应力场耦合有限元分析

以金山店铁矿崩落回填区为例,建立了崩落回填区渗流与应力耦合的数学模型,分析了渗流场与应力场耦合特性。模拟结果表明：在巷道附近渗流速度较大时,通过巷道边界的渗流量为1.3×10-3 m³/（s·m）;考虑耦合比不考虑耦合总水头值总体上是减小的,特别是在底部区域,影响更为明显;耦合对应力场也有一定的影响;总水头值随着耦合系数β的增加而逐渐减小。     

排渗盲沟布置型式对某尾矿坝渗流稳定性影响的模拟分析

为探索不同排渗盲沟布置型式对尾矿坝渗流稳定性的影响,以某尾矿库为例,通过开展无盲沟、尾粉砂中布置水平向盲沟、尾粉砂中布置垂直向+水平向排渗盲沟、尾粉土中布置水平向盲沟、尾粉土中布置垂直向+水平向排渗盲沟5种布置型式下坝体渗流场、孔隙水压力及稳定性的模拟分析。研究结果表明：尾粉土中布置垂直向+水平向排渗盲沟对坝体浸润线埋深及安全系数影响最大,并给出了不同布置型式对尾矿坝渗流及稳定性影响的大小比较,为尾矿坝排渗设计提供参考依据。     

矿山废石对尾矿坝浸润线的影响机理研究

浸润线是衡量尾矿坝稳定性的关键指标,研究浸润线埋深变化对于提高尾矿坝的稳定性有重要意义。以斋家冲尾矿坝为工程背景,利用矿山废石与尾矿砂联合堆筑的方法建立了与原型相似的含废石柱尾矿坝的试验模型,分析废石柱的颗粒级配和间距对尾矿坝不同工况下的坝体单位时间渗流量和浸润线埋深的影响,并利用Geo-studio软件中SEEP/W研究了正常工况下的坝体渗流流态。结果表明:随着废石柱细颗粒含量的降低,坝体单位时间渗流量增加,浸润线埋深则降低;随着废石柱间距的增大,尾矿坝的单位时间渗流量减小,初期坝坝前坡脚处截面流量增大,孔隙水压力线与坝基的水平夹角减小,浸润线埋深随之抬高。研究结果可为类似尾矿坝的设计与施工提供参考,有利于减少废石对生态环境的影响。     

基于Autobank_3d软件的尾矿坝三维渗流计算分析

借助Autobank_3d三维渗流计算软件,建立了较为准确的尾矿坝三维计算模型进行稳定渗流场计算,得到了详细的坝体渗流状态,模拟了埋置于堆积坝坝坡的排渗水管及尾矿坝运行后期出现的初期坝淤堵情况,前者将有效降低堆积坝的浸润面,后者则大大不利于坝体渗流稳定,需要采取其他排渗措施。     

基于水土交互作用分析的尾矿坝渗流场研究

尾矿坝的渗流稳定对结构稳定有重要影响,渗流场分析是尾矿坝工程研究的重要内容。渗流与水土作用密切相关,将水土作用理论引入尾矿坝渗流场分析中,运用地球化学、力学及相关理论,结合尾矿的结构特点,从宏观和微观两方面探讨尾矿坝内水土交互作用,将其概括为水土化学作用、水土物理作用、渗流力学作用分别阐述。并以某铁矿尾矿坝为工程实例进行了有限元渗流模拟,为尾矿坝稳定性分析提供基础原始数据,并进一步为尾矿坝致灾机理提供基础理论参考。