满山红尾矿坝加高扩容渗流稳定性分析

尾矿坝是堆存金属非金属等矿山选矿废弃物的构筑物,其数量及坝体高度随国家对矿产资源的巨大需求而快速增加。验算了尾矿坝现状和最终堆积标高两种情况下相应的最不利剖面位置进行渗流计算和静力稳定计算。同时,运用二维有限元计算坡面浸润线,采用极限平衡法对坝体现状和加高扩容后的稳定安全系数进行分析。计算结果表明,坝体最终堆积标高剖面的稳定安全系数在不同计算条件下均满足规范要求,说明堆积坝加高扩容方案是安全可靠的。     

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。     

高尾矿堆积坝动力稳定计算分析

高尾矿堆积坝的坝体稳定问题尤其是动力稳定问题越来越受到行业和监管部门的重视,并取得一定发展。以正在运行的某200 m高尾矿坝为例,运用Geo-Studio软件的Quake模块建立高尾矿堆积坝的动力反应计算分析有限元模型,对坝体进行动力稳定性模拟分析。在静力有限元计算结果的基础上,计算随时程变化的坝体最小安全系数以及坝体永久变形,确定了地震波作用下的尾矿坝液化区域,提出了提高尾矿坝抗震液化的相关建议,为确保尾矿坝的安全运行提供了理论依据,可作为类似工程的参考。     

云南某尾矿坝地震动力响应分析

以云南某尾矿库为工程研究对象,利用GeoStudio软件对坝体在地震作用下的动力响应进行数值模拟,分析坝体在地震过程中的应力、位移变化以及液化区域、永久变形区域方面的地震动力响应。分析结果表明,在地震过程中,堆积坝与初期坝交界的中下方出现应力集中,坝体最大水平位移在堆积坝的中下部,堆积坝在震后会出现裂缝并变形,地震造成沉积层大面积液化。用瑞典圆弧法计算尾矿库稳定性得出最小安全系数为1.572,大于规程的标准值,说明该尾矿库在地震工况下是稳定的。     

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3 h/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。     

浙江绍兴某尾矿坝稳定性分析及评价

通过对某铁矿尾矿堆积坝稳定性验算地震动力反应及液化分析,得出坝体目前标高和最终堆积标高都是稳定的结论,并对后期坝体加高提出合理化建议,对同地区及同类工程具有一定参考意义。     

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.     

上游法尾矿坝加高扩容的加固处理措施

介绍了上游法尾矿充填筑坝，主要是通过坝顶均匀分散排矿，在重力分选作用下粗颗粒堆积于坝顶形成尾矿子坝，细颗粒则排向库内，形成尾矿沉积滩，该法尾矿坝由于缺乏防渗条件，加上坝顶排矿水的影响，坝体浸润线位置较高影响坝体稳定，为确保在加高扩容过程中，初期土石坝和后期坝安全稳定性所采取的加固处理措施。     

振冲碎石桩在尾矿坝加固中的应用

因新建尾矿库征地难度的加大,现有的部分已达到或接近设计能力的尾矿库要加高扩容,但由于原坝设计标准不足或运行管理不科学,无法满足加高扩容的需要,应进行加固处理。以往常采用坝前压坡、削坡及减低坝体浸润线的方法,有时不一定经济、适用,为此,介绍一个采用振冲碎石桩加固坝体的工程实例,供参考。     

上游筑坝法尾矿坝爆破震动响应测试与分析

上游筑坝法尾矿坝长期处于欠固结状态,密实度较低、结构松散,在频繁的矿山生产爆破地震作用下极易出现液化区,进而导致坝体失稳。针对某矿业公司对矿山生产爆破导致产生的水平地震加速度进行了测试,并将其作为输入地震波,对尾矿坝进行了动力有限元响应分析。分析结果表明,初期坝较后期堆积坝响应强烈,在爆破震动作用下尾矿坝体内没有液化区产生,因此可以认为矿山目前所采用的生产爆破规模不会对坝体稳定性产生不利影响。     

某渣库扩容对邻近铁路路基变形影响分析

为了研究云南邱家梁子磷石膏渣库二期扩容工程对渣库东侧贵昆铁路路基变形的影响,使用河海大学岩土工程研究所研制的 BCF 平面有限元软件对渣库东侧的2个典型断面分别进行二维有限元应力变形计算,分析了渣库及地基的应力变形与稳定性。计算模拟中,土体采用邓肯-张非线性本构模型。结果表明：由于铁路路基位于强度较高的灰岩区域,渣库扩容引起的铁路路基变形极小,不会影响铁路运行。论证了设计方案的可行性和合理性,为工程施工安全提供一定的保障。     

坝基玄武岩柱状节理松弛弱化对白鹤滩拱坝的影响分析

白鹤滩水电站坝址区玄武岩柱状节理较为发育,建基面开挖会引起其发生松弛及模量弱化,进而对坝体的位移、应力状态产生影响。采用三维非线性有限元数值方法,通过玄武岩柱状节理不同松弛厚度与变形模量变化组合多方案计算分析,分析了柱状节理松弛层玄武岩性态变化对坝体位移应力的影响特征。结果表明,柱状节理卸荷松弛将引起坝体顺河向位移极值增大、指向右岸横河向位移极值增大、指向左岸横河向位移极值减小;坝体最大主拉应力及最大主压应力均增大,坝体最大梁向拉、压应力均增大,坝体最大拱向拉应力增大,坝体最大拱向压应力减小;随柱状节理松弛层变形模量的劣化,拱端横河向位移增加,拱端上游顺河向位移增加,拱端下游顺河向位移减小,拱端主拉应力增加、主压应力减小。随柱状节理松弛层厚度的增加,坝体位移、应力的变化很小,为不敏感因素。     

HFZS1640型振动筛强度的优化设计

利用有限元软件ANSYS建立了HFZS1640型振动筛筛箱结构的参数化有限元模型,进行谐响应分析,求出振动筛工作状态下的动应力分布。为了改善筛箱的强度,以组成筛箱各板厚度为设计变量,动应力为状态变量,总质量为目标函数,通过零阶法对筛箱结构进行优化计算。结果表明,优化后振动筛能够满足强度要求,且应力分布更趋于均匀化。     

铲板式搬运车抬高箱的设计及有限元分析

针对煤矿铲板式搬运车传动系统输入传动轴抖动、异响、甚至断裂等问题,分析了故障原因,通过设计传动抬高箱,减小了传动轴的运转角,优化了车辆的传动系统;并利用有限元分析平台,校核了抬高箱箱体的结构强度。实际工程应用表明,抬高箱使用性能可靠,解决了车辆现有问题,具有推广应用价值。     

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。     

尾矿库加高与隧道开挖相互影响的数值模拟研究

以某尾矿库加高与下穿隧道开挖为例,采用有限差分法进行数值模拟,分析了既有尾矿库现状下开挖隧道对尾矿库的影响,以及后期尾矿库加高对隧道的影响。分析结果表明:1)隧道开挖引起的岩体应力重分布范围约为隧道直径范围的3倍左右,不会波及到地表尾矿库,隧道掘进对现有尾矿库影响甚微;2)隧道周边岩体应力分布规律主要由隧道开挖过程形成,尾矿库堆高加载作用对其没有影响,只附加其应力值。隧道处于岩体应力拱保护范围内的低应力区域,周边岩体应力平衡,处于稳定状态;3)数值模拟方法用于研究尾矿库加高与隧道开挖相互影响是可行的,该方法可供类似项目借鉴。     

基于有限元法的土石坝渗流特性及防渗效果研究

土石坝的渗流控制是保证尾矿库坝体安全的一项重要措施,也是病险尾矿库整治的主要内容之一。以某矿山病险尾矿库土石坝工程为对象,采用有限单元法,揭示施加塑性防渗墙前后坝体及坝基渗流情况,对比加固前后坝体渗流量和测压管水头的变化,分析了防渗墙加固方案的必要性和合理性,研究成果为土石坝除险加固的设计施工提供了参考依据。     

倾斜极厚矿体回采方案设计研究

从安全高效开采角度出发,结合大型低品位厚大矿体开采技术条件、嗣后充填采矿法生产工艺、生产能力及采准工程布置情况等因素,提出2种可行回采方案。利用有限元分析软件Midas/GTS进行采场稳定性数值分析,计算结果表明：采用方案一时,回采后期盘区内二步非胶结充填采场顶板中央处将产生较为明显的塑性应变,采场整体稳定性低于方案二。基于典型盘区内各矿块生产能力及出矿量,并综合考虑各方案的安全性、产能及各方案不同特点后,确定回采方案一适合达产期间应用,回采方案二适合达产后应用。     

基于Geo-studio的尾矿库加高扩容后坝体稳定性分析

加高已有尾矿坝是扩大尾矿库库容的一种经济可行的办法,但尾矿库等级升高,溃坝风险增大。以辽宁某尾矿库为例,通过现场勘查和室内试验获得堆积层基本物理力学参数;对比实测浸润线,利用Geo-studio软件模拟分析尾矿坝加高前后渗流场并优化渗透系数,进一步分析坝体静力稳定性和地震动力响应。结果表明：尾矿库浸润线最小埋深在10 m以上,符合规程要求;采用瑞典圆弧法和简化Bishop法计算的安全系数均高于允许最小安全系数,地震对坝体安全性影响较小,只有局部液化;加高后最危险滑面位于初期坝附近370 m标高以下,主要为深层圆弧形滑移,原因是尾粉土渗透性较低导致浸润线升高,建议实时监测尤其是洪水期浸润线高度,必要时采取相应措施降低浸润线,有效杜绝渗透破坏。