不同扰动作用下尾矿坝稳定性分析

以某尾矿坝为研究对象,结合室内物理力学实验得到的参数,采用Slide软件结合Bishop法和瑞典圆弧法对尾矿坝在正常运行、洪水工况和地震作用3种条件下的稳定性进行计算分析,并对加高方案进行数值模拟及稳定性分析。考虑计算安全系数偏小的瑞典圆弧法,结果表明,尾矿坝正常运行时Ⅰ号和Ⅱ号尾矿坝安全系数低于规范要求;洪水工况下尾矿坝整体稳定性降低,Ⅰ号、Ⅱ号和Ⅵ号尾矿坝安全系数低于规范要求;地震作用对尾矿坝影响最大,只有Ⅲ号和Ⅴ号尾矿坝安全系数满足规范要求;尾矿坝加高后安全系数明显减小。由于尾矿坝环境复杂,为了有效防止尾矿坝失稳导致工程事故,需要对尾矿坝采取相应的加固措施并加强监测预警。     

某尾矿库加高扩容工程的坝体加固设计与稳定性分析

在尾矿库库容不足的条件下,为保障矿山企业的持续生产,一般采用加高既有尾矿坝的工程措施进行扩容,但需要对尾矿坝坝体和尾矿库边坡的稳定性进行重新核算.以云南某尾矿库为工程背景,通过分析现场勘探实测资料及室内试验数据,结合理正岩土渗流分析软件对尾矿库进行渗流分析,并计算3种不同工况(正常运行、洪水运行、特殊运行)下现状和改扩建后坝体的稳定性.计算结果表明:现状尾矿库在自然运行条件下满足规范要求,但在洪水及特殊运行条件下存在安全隐患;改扩建后尾矿库在三种运行工况下均不满足规范要求;因此对坝体提出二级台阶护坡加固方案,通过Slide及理正岩土软件核算该加固方案的有效性.结果表明:加固后的坝体在3种工况下的安全系数和抗滑抗倾系数均满足规范要求.该研究成果可为类似尾矿库坝体加固设计提供技术支撑.     

子坝布置优化对尾矿坝稳定性影响分析

尾矿库是矿山重要设施,其安全影响周围人员和财产安全.堆积坝子坝布置是影响尾矿坝稳定性的因素之一.利用FLAC软件采用强度折减法分析了子坝高度和子坝坡比对尾矿坝安全系数影响.结果表明,子坝坡比不变条件下,尾矿坝安全系数随堆积坝子坝高度升高而降低.在子坝高度不变条件下,尾矿坝安全系数随子坝坡比增加而增大.分析成果对尾矿坝设计及现场管理具有一定的应用价值.     

基于时程分析法的尾矿坝动力稳定性研究

以云南省狮子山铜矿的大沙河尾矿库加高扩容工程为背景,为对其扩容前后坝体动力反应和稳定性进行系统研究和合理评估.采用动三轴试验,对库内3种尾矿(尾细砂、尾粉砂和尾粉土)的动强度和动模量与阻尼比进行了测试;综合运用时程分析法、剪应力对比法、有限元极限平衡法和软化模量法,对扩容前后尾矿坝的液化范围、安全系数和坝顶震陷等进行了定量分析,并对常规极限平衡法的局限性和适用条件进行了探讨.研究结果表明:1)尾矿的动剪应力比随围压的增大而有所降低,破坏时动孔隙水压力比随着破坏振次的增加而增大;2)在设置有效的排渗措施的情况下,尾矿坝的液化区域主要位于尾水覆盖区域表层;3)永久变形表现为坝坡上部沉降、下部向下游方向挤出的形式,且加高后坝顶震陷量和震陷率均有所增大.扩容后大沙河尾矿库坝体的动力稳定性有所降低,但仍能满足相关安全控制标准的要求.     

高寒地区冻土对尾矿库渗流稳定的影响

针对高寒地区尾矿库冻土的特点,采用Midas软件建立反映冻土地区特征的尾矿库数值模型,并对尾矿库进行渗流稳定分析。结果表明,深部多年冻土层对浸润线具有抬升作用,会增大尾矿库的潜在位移,降低安全稳定系数,并且最终导致尾矿坝受到渗透破坏,从而影响尾矿坝的整体安全。在此基础上,分析了计算结果的可靠性并提出相应的防护措施。     

尾矿坝特殊工况动力稳定性分析

基于曼远铁矿尾矿库地质勘察资料,合理概化了坝体主轴剖面,采用非线性本构模型,对处于洪水工况运行条件下的曼远铁矿尾矿坝渗流场进行了数值模拟分析,并在尾矿坝渗流分析的基础上,研究了洪水与水平地震共同作用下该尾矿坝的动力响应规律。计算分析结果显示,该尾矿坝可在特殊工况下稳定运行。     

高烈度地震对龙都尾矿坝稳定性影响的研究

利用Geo-slope软件,采用不排水有效应力法,输入美国IMPERIAL山谷地震记录高烈度地震波,对龙都尾矿库堆积坝进行了地震响应的综合分析与液化计算.在烈度为8.5度地震波输入情况下,坝体最大位移为0.004317 m,最大加速度为0.86413 m/s2,放大倍数为2.349倍.计算表明龙都尾矿坝沉积滩将产生裂缝和喷砂,堆积坝出现大面积液化而导致溃坝.     

长河坝高土质心墙堆石坝抗震安全性研究

采用三维非线性有限元技术,在静力分析的基础上对大坝的动力特性及抗震安全性进行动力反应分析,动力计算中坝体材料及覆盖层采用考虑围压效应的Hardin-Drnevich模型,采用可以考虑围压效应的残余体应变及残余轴应变计算公式对坝体永久变形进行计算.计算结果显示:大坝在地震过程中产生了较为明显的地震动力反应;坝体顶部产生了较为明显的地震永久变形,最大震陷140.6cm,为最大坝高的0.59%;在30s的计算时长中大坝上、下游坝坡稳定安全系数小于1的累积时刻分别为2.56s和2.76s;坝顶以下45m范围内上游反滤层动强度安全系数小于1.根据计算结果提出了相应的建议,供工程设计参考.     

一种考虑波动效应的拟动力地震边坡稳定性分析方法

考虑地震波在坡体内的传播特征,基于拟动力法,结合传统静力边坡稳定性分析极限平衡法(瑞典条分法),推导了边坡地震力公式和地震边坡稳定性安全系数公式。在此基础上,借助MATLAB软件开发了最危险滑面搜索和安全系数求解程序,实现了一种考虑波动效应的拟动力地震边坡稳定性分析方法。通过探讨地震动特性对地震边坡稳定性的影响,得到了地震边坡稳定性安全系数随地震动参数的变化规律。对于既定边坡,其安全系数随地震波初始相位呈现周期性波动变化,存在最小安全系数; 并且此安全系数随地震系数和地震波波长与边坡坡高比的增大而减小。此外,从波动理论角度揭示了拟动力法与拟静力法的区别与联系,给出了两类方法的适用范围:当地震波波长与边坡坡高比大于10时,两类方法所得结果基本一致,均适用; 而当地震波波长与边坡坡高比小于10时,拟静力法所得结果较拟动力法相对保守,仅拟动力法适用。     

地震作用下某重力坝加高前后塑性损伤分析

为研究重力坝在运行过程中遇到地震作用时的稳定性,采用无质量地基,基于混凝土塑性损伤本构模型,利用有限元软件ABAQUS对某重力坝加高前后在地震作用下位移、加速度以及坝体结构损伤区域的演变过程进行了计算分析.利用Westergaard公式进行动水压力数值模拟.结果表明:该大坝加高后的位移及加速度较加高前分别增加了9.3%及2.9%;加高前空库与满水位时分别在坝趾、坝踵出现拉损伤,下游折坡处均出现拉损伤,损伤程度分别为坝顶宽度的1/2与1/3,加高后空库情况下坝颈处稳定性不足,正常蓄水位情况下新浇混凝土、新老混凝土结合面等处均出现不同程度损伤.对加高大坝薄弱区给出了加密锚筋、增加黏结剂等加固建议.     

降雨条件下土体边坡稳定性分析

通过GeoStudio软件中SEEP/W模块和SLOPE/W模块分别对非饱和土采用有限元法和极限平衡法进行降雨条件下的二维渗流和边坡稳定性计算。结合算例,分析了不同降雨强度、不同降雨持时对边坡稳定性的影响,以及降雨后不同持时的边坡安全系数的变化,并且在特大暴雨条件和产生存水边界条件下边坡安全系数的变化情况。结果表明:降雨强度和降雨持续时间对边坡稳定性有很大影响,雨后边坡安全系数变化过程随时间的增长而下降并趋于稳定;特大暴雨及存水边界条件下安全系数则呈现先减小后骤增再骤降再缓升,最后趋于稳定的过程。     

高海拔寒区沼泽土地层隧道边仰坡锚杆加固效果分析

通过有限元数值模拟软件对比分析了边仰坡加固前后隧道进洞时边仰坡的稳定性,对仰坡位移、塑性区分布、仰坡安全系数和锚杆轴力分布进行了分析。边仰坡在进行加固后位移及塑性区范围减小,隧道进洞施工对其稳定性影响减小;隧道进洞50 m时仰坡加固前后安全系数分别为1.3和1.55,安全系数有较大提升;根据锚杆轴力随其长度分布规律得出边仰坡在隧道施工扰动下是沿浅层滑动面的破坏。     

阳江上水库碾压混凝土重力坝深层抗滑稳定分析

通过建立最高坝段溢流坝段和最高坝段非溢流坝段模型,对阳江上水库碾压混凝土重力坝进行静、动力作用下的深层抗滑稳定分析,模型考虑了坝后白水瀑布陡崖的影响.静力计算是基于有限元强度折减法,无需假定滑动面,根据特征点位移突变以及塑性区贯通等判断准则来确定大坝的整体稳定性;动力分析采用振型分解反应谱法,由其导出水平地震剪力,并将该剪力作用在建基面上,在此基础上进行动力作用下的抗滑稳定分析.计算结果表明,各种工况下抗滑稳定安全系数均满足要求,失稳破坏时产生的可能滑移路径未通过下游白水瀑布陡崖,坝后白水瀑布陡崖不影响大坝安全.     

300m标准面板堆石坝预沉降速率特性

采用高围压下的幂函数流变模型对不同预沉降周期下的300m标准面板坝进行应力、变形分析,在考虑经济性和安全性的要求下,对比和分析不同预沉降速率下的堆石体后期变形、面板应力变形和周边缝变形,提出可操作的变形量化控制的新特性,对300m级高混凝土面板堆石坝变形量化控制指标的确定具有一定的参考意义.结果表明,流变变形对300m标准面板坝具有重要影响,在不考虑河谷形状和坝坡因素的影响下,堆石体预沉降速率为4mm/月,预沉降周期为6个月,可显著减小堆石体后期变形,且明显改善面板应力变形性态和周边缝的变形;对于300m标准面板坝,周边缝的剪切、沉陷和张开值偏大,需采取合理的工程措施减小周边缝变形,或改进止水结构,提高其安全标准.     

凤亭河水库黏土心墙坝库水位变动渗流特性分析

为研究库水位变动情况下凤亭河水库黏土心墙坝的渗透稳定性规律,根据非饱和渗流原理,利用Geostudio软件进行了数值模拟,得到了不同工况下坝体内部的浸润线变化情况、渗漏量以及上下游坝坡的稳定性规律,并对工程的防渗墙长度进行了优化。结果表明:库水位水平越低,浸润线也越低;库水位骤降时,心墙处的浸润线有一个"延缓下降"的效应;库水位水平越高,渗漏量越大,防渗墙深度越深,相同情况下的渗漏量越小;库水位水平越低,上游坝坡安全系数越低,而下游坝坡安全系数越高,防渗墙深度对下游坝坡安全系数大小的敏感性要大于上游坝坡;库水位骤降时,上游坝坡安全系数先减小、后增大,最后保持不变,而下游坝坡安全系数持续增大;根据凤亭河水库黏土心墙坝渗透稳定性计算结果,建议凤亭河水库黏土心墙坝防渗墙深度取为50 m。     

汶川地震震损水库典型土石坝除险加固分析

四川省目前已建成各类水库近7000座。“5·12”汶川大地震对四川的水利工程造成了很大的灾害。根据四川震损水库基本情况,以苍溪县红旗水库的典型震损土石坝为例,对其进行除险加固分析。分析表明,整治前校核、设计、正常水位降至死水位的3种工况坝坡稳定最小安全系数仅为1.098~1.145,小于规范要求值1.15~1.25,经整治后提高到1.262~1.698,满足了要求,最后对整治后的大坝进行地震工况坝坡稳定计算,其抗震稳定安全系数为1.451~1.654,满足规范的要求。研究为震损水库的整治和处理提供了借鉴。     

银川市地埋管地源热泵热响应试验研究

为了合理利用和开发浅层地温能,对银川市9个勘查孔进行了现场热响应测试.通过地层平均初始温度测试、稳定热流测试和稳定工况测试,获得地层平均初始温度、岩土体平均热传导系数、每延米测试孔换热量.结果表明,银川市地层平均初始温度13.77℃,岩土体平均热传导系数2.11 W/(m·K),每延米排热量和取热量分别为60.99 W和25.85 W.热响应试验为银川市地埋管地源热泵工程设计与施工提供了数据参考.     

库水下降下土石坝瞬态渗流特性及渗流对坝坡抗滑稳定影响

库水位变化引起的瞬态渗流对土石坝坝坡稳定性影响显著,为此依托某土石坝工程,开展不同库水位下降速率和坝体渗透性下大坝瞬态渗流场计算,分析坝体浸润线滞后程度及上游坝面渗流量变化特性,进而在考虑坝体材料抗剪强度随机分布的基础上对坝坡开展瞬态渗流作用下的抗滑稳定性分析,获得坝坡稳定安全系数及失稳概率变化曲线。计算结果表明：库水位下降速率v越大,坝体渗透系数ks越小,浸润线的滞后程度越显著;v越大或ks越大,到达稳定降落水位时的外渗流量越大;库水位下降结束瞬时坝体浸润线滞后率最大,使得坝坡稳定安全系数最小,相应的失稳概率最大,随着时间延续安全系数会不断回升,失稳概率相应降低;建立的坝坡稳定安全系数和失稳概率与浸润线滞后率的拟合关系式可为综合评估大坝运行安全提供理论指导。     

道路照明灯杆优化分析

当前道路照明灯杆设计主要依靠传统计算方法,灯杆高度、壁厚、挑臂长度统一,导致设计余量较大,钢材浪费严重,或安全储备不足,灯杆断裂。基于结构力学理论,设置道路照明灯杆设计变量及优化目标函数,建立优化设计数学模型。以马鞍山市主干道路照明使用的10 m钢质灯杆为对象,采用非线性规划求解法,对灯杆高度、壁厚、挑臂长度等设计变量进行优化计算。计算与分析结果表明:当前工况下,灯杆安全系数为2.43,有足够的安全储备,存在优化空间;随着路灯挑臂长度的增加,路灯壁厚的减小,路灯灯杆安全系数逐渐减小。综合考虑道路照明灯杆经济性与安全性,建议道路照明灯杆安全系数为2.0,挑臂臂长4.0 m,最优壁厚为3.66 mm。     

水平地震作用下阶梯式复杂土层边坡动力响应及稳定性分析

针对一阶梯式复杂土层边坡,采用人工修正的加速度时程作为地震输入条件,引入三量放大系数对土坡坡面质点进行地震时程响应分析,并采用Newmark滑块分析法和有限元动力时程分析法计算其稳定性.计算结果表明,在水平地震波作用下,阶梯式土坡坡面质点的水平位移和水平速度随距坡脚的沿坡面距离的增大而增大,且最大值都出现在坡顶,地震加速度放大系数呈不规则分布,受地震累积效应影响,土坡坡面质点三量响应滞后于地震波谱变化;拟静力法计算的安全系数偏保守,有限元动力时程分析法和Newmark法计算后通过处理的各项安全系数结果相近.