金属矿山尾矿坝渗流场模拟及稳定性数值分析

在介绍金属矿山尾矿坝稳定性分析一般流程的基础上,选择灵宝市阳平镇金矿尾矿坝为工程实例,应用GEO-Studio软件中的渗流分析模块SEEP/W,模拟在初期坝透水与不透水的情况下,干滩面长度分别为30,50,100 m时尾矿坝的渗流场变化规律。应用GEO-Studio软件中的稳定性分析模块SLOPE/W,计算相应工况下尾矿坝的最危险滑动面与稳定性系数。结果表明,在初期坝不透水时坝体浸润线与尾矿坝坡面相交,地下水从坡面往外渗流;在初期坝透水的情况下,坝体浸润线均未超过初期坝,与尾矿坝坡面亦不相交,则地下水不会从坡面往外渗出。在各种工况下,稳定性系数均大于规范中的安全系数,且在初期坝透水的情况下,其稳定性系数均大于其不透水的情况。这也说明该尾矿坝稳定性较好,若初期坝的透水性好,则对整个尾矿坝的稳定是有利的。     

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.     

基于Geo Studio的尾矿坝特殊运行条件下稳定性分析

汶川地震使得震区尾矿库发生不同程度破坏和溃坝事故,研究尾矿坝在特殊运行条件下稳定性尤为重要。在洪水位抬高坝体浸润线和地震的反复剪切破坏双重作用下,使得尾矿坝大面积发生液化,从而导致尾矿坝发生溃坝事故。首先,通过Seep/W模块对洪水位下尾矿坝渗流场进行分析;其次,Quake/W模块求解坝体初始应力状态;然后,Quake/W在输入汶川地震波进行地震动力响应分析;最后,运用Slope/W对坝体安全稳定性进行分析,求解出坝体潜在滑移面和最小安全系数。运用Geo Studio对坝体在特殊运行条件下进行数值分析,可掌握尾矿坝安全状况,得到的结果也符合实际情况。     

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。     

尾矿坝渗流场的ANSYS有限元分析

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。以ANSYS软件热模块为平台,通过渗流-热理论比拟分析,利用APDL语言编制渗流计算命令流程序,并应用于金山店锡冶山尾矿坝的渗流场进行了模拟分析,可看出该坝浸润线埋深较高,对坝体的稳定性产生不利影响;初期坝的渗透系数对浸润线具有显著的影响。     

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。     

废石中线法尾矿坝三维渗流特性分析

针对复杂地形条件下废石中线法尾矿坝的特点,采用饱和-非饱和三维有限元渗流分析方法,对尾矿坝三维渗流场进行数值模拟,分析了渗流场的分布规律,研究表明:复杂地形条件下,尾矿坝渗流场具有明显的三维分布特征,废石中线法尾矿坝具有浸润线低、渗透稳定性好等特点,对坝体抗震稳定性有利。研究成果可为类似工程的研究及设计提供参考。     

龙泉尾矿坝渗流场计算分析及降水工程设计

尾矿坝的渗流状态是影响尾矿坝安全稳定的重要因素,如何降低坝体浸润线是尾矿坝安全管理工作的重点。以浙江龙泉尾矿库为例,通过尾矿坝渗流场的模拟,对传统公式法和数值模拟浸润线进行对比验证,以确定坝体浸润线,并设计采用辐射井降水技术降低坝体浸润线,取得了较为理想的工程效果。     

尾矿坝渗流计算及排渗设计

渗流稳定是影响尾矿坝安全稳定的重要因素,浸润线位置的高低直接关系到尾矿坝安全稳定。以具体尾矿坝为例,根据现场钻孔实测资料,选取合适的计算参数和边界条件,建立合理的计算模型,对排渗设施正常运营和发生破坏两种情况下的尾矿坝渗流情况进行计算分析,得出初期坝的透水性与尾矿坝渗流稳定关系密切,一旦初期坝的防渗层淤堵,出口处的渗透性降低,坝体的整体浸润线升高,甚至有可能在坝坡处出渗。采用局部水平孔排渗的方案,可以有效地起到排渗的作用,降低坝体的浸润线,保证坝体的安全。     

加筋尾矿堆积坝渗流稳定性分析

为了分析加筋尾矿堆积坝的渗流稳定性,采用数值模拟的方法建立尾矿坝模型,应用极限平衡理论分析尾矿坝的稳定性;静力分析时,采用增量法考虑尾矿的非线性特性,研究坝体在不同荷载作用下浸润线的变化规律及尾矿坝的安全系数,确定合理的工程控制参数。结果表明：对尾矿堆积坝进行合理加筋可以增加尾矿坝抗滑稳定安全系数。     

尾矿库坝体三维渗流场的数值模拟与试验分析

本文以云南某尾矿库工程为研究背景,针对尾矿坝稳定性日渐变差等问题,采用三维数值模拟、堆坝模型试验的浸润线分析结果和室内渗透系数试验等方法,根据室内土工实验的尾矿体渗透系数实验结果,参考国内外尾矿坝渗流计算的渗透系数经验值,考虑到尾矿坝中尾矿体的各向异性问题,选取合理的计算参数,分析尾矿库在不同工况下尾矿坝浸润线的埋深与变化规律,研究表明：试验结果与三维数值模拟计算结果较吻合,能够反映真实情况。     

尾砂分级综合利用对尾矿库安全稳定的影响

开展尾砂分级综合利用是当下矿山资源综合利用的趋势。研究尾矿分级粒径的选取对尾矿库安全稳定的影响问题,并阐明获得科学合理的尾矿分级粒径取值的技术路径。结果表明：尾矿分级取走一定数量的粗粒尾矿对尾矿堆积筑坝及尾矿库排洪的安全稳定性产生一定的影响,如果尾砂分级粒径选取不合理,取走的粗粒尾矿数量超过安全范围,造成细粒(包括黏性)尾砂占比增加,可能导致尾矿堆积坝出现渗透变形破坏,严重时甚至会造成尾矿坝坍滑失稳;同时可能导致尾矿沉积滩面坡度变缓,减少尾矿库的调洪库容,降低尾矿库的排洪安全性。研究获得安全合理的尾矿分级粒径取值对于尾矿库的安全稳定性至关重要。为了实现这一目标,必须以尾矿库的安全(包括尾矿坝的稳定安全和尾矿库的排洪安全)为中心展开一系列的研究论证工作,才能确保尾砂分级粒径取值的科学、合理。主要研究内容包括：研究分级后的尾矿物理力学特性变化情况、尾矿沉积滩平均坡度变化情况,以及尾砂粒径改变之后,对尾矿坝沉积分布规律产生的影响;基于多种工况条件,重新进行尾矿坝渗流分析计算、尾矿库调洪演算和尾矿坝稳定分析计算,必要时还需要进行尾矿库溃坝试验研究。研究成果可指导国内外尾矿分级综合利用工程技术实...     

基于非稳定渗流分析的尾矿库坝体稳定性研究

在汛期,尾矿库水位经常发生骤升骤降,坝体浸润线也随之发生急剧变化,坝体处于非稳定渗流状态,对坝体抗滑稳定产生不利影响。根据尾矿库调洪演算确定汛期尾矿库水位变化情况,建立尾矿库渗流稳定分析模型,以调洪演算确定的库水位作为非稳定渗流分析参数,进行坝体非稳定渗流分析,结果表明:在库水位骤升过程中,坝体内浸润线前部随着库水位不断上升而上抬,形成反坡S形;在库水位骤降过程中,坝体内浸润线前部随着库水位不断下降而下降,形成弧线形,但由于库水位变化速度较快,加上坝体渗透性的影响,浸润线后部变化很缓慢,在坝体内无法形成稳定的浸润线。基于此,本文分析了坝体抗滑稳定性,结果表明:在库水位骤升过程中,坝体抗滑稳安全系数仅从1.474下降至1.465,对坝体抗滑稳定性影响不大,但是一旦在最高洪水位形成稳定浸润线,坝体抗滑稳定安全系数明显降低至1.357;在库水位骤降过程中,坝体抗滑稳定安全系数仅从1.357上升至1.367,对坝体抗滑稳定性影响不大,但是一旦在正常运行水位形成稳定浸润线,坝体抗滑稳定安全系数明显提升至1.474。     

上游法细粒尾砂坝垂直水平联合排渗系统设计

针对铜陵黄狮涝金矿尾矿库后期坝上游法细粒尾砂堆坝存在的尾砂渗透系数低，尾矿坝坝体浸润线高，严重影响坝体安全稳定性的问题，进行了垂直水平联合排渗系统设计，验算了设计系统的排渗量，预测了浸润线的降低深度，满足了尾矿坝工程安全稳定的要求。     

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。     

杨家湾尾矿坝排渗加固实践

杨家湾尾矿库采用上游式筑坝,上游式筑坝由于矿泥夹层严重阻碍了水的垂直下渗,而随着尾矿库堆筑子坝上升,堆积坝长度增加,超出原有辐射式排渗井水平滤管排渗范围,加之两测山体基岩阻挡,渗流路径变长,导致杨家湾尾矿库局部浸润线偏高,子坝外坡出现局部沼泽化,两侧坝肩截水沟出现渗水现象。因此,对杨家湾尾矿库进行排渗加固,采用辐射式排渗井多层敷设水平滤管和坝体表面水平滤管联合排渗工艺,提高了尾矿库排渗能力,降低坝体浸润线,浸润线埋深平均增加0.67 m,实现实际浸润线不高于设计的控制浸润线要求,确保了尾矿库安全运行。     

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。