尾矿坝液化流滑破坏模型与稳定措施研究

上游法尾矿坝浸润线较高,大部分坝体处于饱和状态,地震作用下易发生液化流滑破坏。通过分析尾矿坝地震灾害,初步研究了尾矿坝流滑破坏机理,从基础破坏、初期坝破坏、子坝破坏和内滑破坏方面提出了4种流滑破坏模型,探讨了针对尾矿坝流滑破坏的稳定措施及其加固效果。研究成果对指导尾矿坝抗震设计、提高矿山安全管理水平及降低灾害损失具有重要意义。     

尾矿坝地震动力响应分析

以经简化和处理后的实测主轴剖面为计算模型,对鞍钢矿业公司风水沟尾矿坝渗流场进行了数值分析,并在此基础上,用动力有限元法研究了该尾矿坝在水平地震作用下的动力反应规律。研究结果表明,该尾矿坝对地震动力反应不大。     

尾矿坝地震液化溃坝研究进展

尾矿坝的地震液化溃坝具有突发性和大破坏性等特点,其地震时的稳定性问题已成为矿山安全的难题。在综述尾矿坝地震灾害现状的基础上,系统总结了尾矿静动力特性、尾矿坝模型试验、尾矿坝地震液化与稳定性分析等方面的研究进展,指出基于流体力学理论,从流动破坏角度分析尾矿液化后的变形特性是很有必要的;开展尾矿液化溃坝问题的研究,有助于进一步认识尾矿液化后流态化现象的本质,进而为尾矿坝抗震设计和防灾减灾决策提供理论基础和技术支撑。     

尾矿坝地震液化可能性判别

上游法尾矿坝浸润线较高,大部分坝体处于饱和状态,在地震作用下极易出现液化区,导致坝体失稳,准确判断液化区域的范围成为尾矿库中后期安全运行的关键。根据建筑类别、土质情况进行液化可能性初判,结合初判结果采用临界标准贯入击数法和抗液化剪应力法,利用Geo Studio软件进行地震液化分析,得出地震液化区域范围,为后续采取防护措施提供依据,对保证尾矿库安全运行具有积极意义。     

细粒尾矿堆积坝的地震稳定性分析

在分析地震对尾矿坝造成破坏特点的基础上，介绍了尾矿坝地震稳定性分析方法。以龙都尾矿库细粒尾矿堆积坝为例，分析了在当地发生七级地震情况下，尾矿坝在不同状态下的结果，为矿山进行尾矿库的安全管理提供了科学依据。     

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。     

桦甸东山尾矿坝的地震时程响应分析

分析了桦甸东山尾矿坝现场勘察的基础上,将坝体实测主轴剖面进行合理概化和延伸,建立有限元数值模型,对处于正常运行条件下的尾矿坝渗流场进行数值分析,并在此基础上,用动力有限元法研究了该尾矿坝在水平地震作用下的动力反应规律,计算结果显示,该尾矿坝对地震时程反应不大。     

尾矿坝管涌破坏的判别方法及应用

根据细粒尾矿现行的分类方法及标准,选取以0．074 mm粒径为界限粒径的且以砂性尾砂和粉性尾砂为主的细粒尾矿堆积坝为例,分析了此种堆积坝与非粘性土之间的相互关系,并采用非粘性土的管涌渗透破坏判别方法对某尾矿堆积坝发生渗流后是形成管涌还是流土进行了判定。结果的一致性说明,判别方法对非粘性土为主的细粒尾矿堆积坝适用。正确判断管涌和流土,选择相应防渗措施,是做好尾矿坝防渗设计的前提。     

运用非线性Mohr-Coulomb破坏准则分析尾矿坝稳定性

为了获得尾矿坝上限安全系数,采用切线法将非线性Mohr-Coulomb破坏准则与极限分析上限法相结合,基于尾矿坝对数螺旋破坏模式,建立了基于极限分析上限定理的尾矿坝非线性安全系数上限分析模型。以某尾矿坝为工程背景,求解得到了不同非线性系数和抗拉强度下的安全系数。结果表明,尾矿坝的安全系数随着非线性系数和抗拉强度的增大,呈递减趋势。在满足尾矿坝设计安全的前提下,运用尾矿坝上限非线性安全系数数学模型,反演设计参数,根据反演结果可优化设计方案。     

尾矿坝地震反应分析及抗震措施研究

采用动力非线性有限元法, 分析了尾矿坝地震反应、超孔隙水压力的发展过程和变形特征, 研究了土工织物减小尾矿坝地震变形的效果。分析结果表明, 坝顶加速度峰值相对于输入加速度峰值放大1.4倍, 地震变形主要集中于下游坡。坝体中超孔隙水压力开始时段迅速增大, 随后趋向平稳。从坝坡表面往下, 超孔隙水压力比逐渐减小, 且上游坡的超孔隙水压力比大于下游坡的。下游坡子坝区铺设土工织物有效地减小了坝体地震变形。最后提出了一种尾矿坝综合抗震措施, 即在子坝区铺设土工织物, 初期坝外坡施加反压体, 初期坝坝基易液化土层被夯实, 计算结果说明综合抗震措施起到了较好的抗震效果, 可为尾矿坝抗震设计提供参考。     

细粒尾矿坝槽孔管排渗机理及其计算方法

槽孔管排渗是一种新兴的尾矿坝排渗技术。基于达西渗流定律、质量守恒定律和反滤层排水降压原理,通过理论分析和总结前人的研究成果,研究槽孔管排渗机理及其计算方法。通过建立槽孔管排渗系统理论计算模型,推导出等效反滤层半径、系统总渗流量计算公式。通过工程实例验证了理论研究成果的合理性。     

高烈地震带内膏体排尾坝体稳定性分析

尾矿坝的稳定是矿山安全生产的重要保障。为了研究在高烈地震带内某上游式膏体排尾尾矿库的稳定性,用Slide软件计算正常及地震工况下湿排和膏体排尾尾矿库的稳定性并进行稳定性分析。结果表明,湿排尾矿库的坝体抗滑稳定最小安全系数随地震烈度的增加降低较快,膏体排尾尾矿库的坝体抗滑稳定最小安全系数随地震烈度的增加降低较慢;湿排和膏体排尾坝体抗滑稳定最小安全系数降低规律基本一致,降低曲线呈"S"型,降低过程可分为降低初始时期、加速时期以及减速时期;不同地震烈度下膏体排尾与湿排坝体抗滑稳定最小安全系数的比值K先增加后降低;湿排尾矿库的稳定性受地震影响较大,膏体排尾尾矿库的稳定性受地震影响较小。因此,在高烈地震带内,采用膏体排尾的尾矿库更稳定。     

浅析国内外尾矿坝事故及原因

尾矿设施是矿山生产要素的重要组成部分,同时也是潜在的危险源。尾矿坝溃坝事故不仅使尾矿流失,严重时还多破坏下游地区的生态环境,造成巨大的生命财产损失。列举了许多国内外重大的溃坝事故和溃坝所造成的损失,分析了溃坝原因,提出了在生产中应吸取的教训及预防措施。通过国内外的实例说明,希望引起大家对尾矿坝安全工作的重视。     

饱和尾矿稳态特性研究

饱和尾矿的稳态强度和变形特性是尾矿坝能否发生流滑破坏的关键因素,通过试验充分了解尾矿的稳态特性是尾矿坝稳定性评价的重要内容。以江西九江某尾矿坝体的尾矿为对象,进行三轴固结不排水剪切试验,研究饱和尾矿的稳态特性。结果表明：饱和松散尾矿的三轴固结不排水剪切曲线具有明显的软化特性,曲线软化程度随围压的增大而减小,同一围压下孔隙比越小软化现象越不明显。根据试验结果建立尾矿的稳态线,论证了稳态是尾矿的固有属性,即稳态线具有唯一性。指出稳态内摩擦角是尾矿变形最终可动用的有效内摩擦角,并求出尾矿稳态内摩擦角。     

弹簧式光纤应用于尾矿坝内部变形监测的研究

研究了基于光时域反射技术的弹簧式光纤传感器。通过传感器设计试验,分析得出弹簧式光纤传感器的变形监测公式,并通过结构变形监测的应用试验,验证弹簧式光纤变形监测公式的准确性,为将弹簧式光纤传感器用于尾矿库变形监测提供参考。     

基于Internet-Intranet的尾矿坝自动化安全监测系统

论述了影响尾矿坝安全的因素,确定了尾矿坝安全监测系统的监测内容;着重阐述了系统选型、硬件选择和软件开发的原则,开发了基于Internet-Intranet的尾矿坝自动化安全监测系统,通过工程实例证明了该系统的实际应用效果,为研制开发尾矿坝自动化安全监测系统提供了很好的借鉴和参考。     

林冲尾矿库闭库治理

对林冲尾矿库存在的安全隐患进行必要的治理,对库内的尾砂进行回采,然后充填露天采坑。通过取砂,一方面可以闭库复垦,彻底消除危险源,确保安全;另一方面可以治理地表露天采坑并进行生态复垦,使尾矿库和露天采坑均得到综合治理。详细叙述了林冲尾矿库闭库治理流程。     

基于耦合模型的尾矿坝稳定性对比分析

以山西襄汾尾矿坝2008年溃坝案例为研究背景,分别采用应力-渗流耦合和连续-离散耦合数值分析方法建立数值模型。应力-渗流模型根据坝顶实际水位和溃坝出水点设定水力水头差,连续、离散网格区域分别采用有限差分FLAC和颗粒离散元PFC进行建模。在应力-渗流耦合计算的浸润线基础上,采用连续-离散耦合计算分析坝体在静水作用下的失稳破坏特征,同时以应力-渗流耦合的计算结果来验证连续-离散耦合研究的有效性,使边坡稳定性分析方法获得了新的应用。结果表明：①应力-渗流耦合的边坡稳定性分析结果与连续-离散耦合方法呈现出的位移发展趋势基本一致,并可获得后者计算所需的浸润线特征;②引入浮重度参数,将坝体材料考虑为在静水作用下的含水土体,可用于连续-离散耦合算法,其模型计算结果与溃坝成因基本一致。     

尾矿坝溃坝模拟及影响范围预测

针对尾矿坝溃坝对下游人员生命财产和环境安全危害严重,难以准确定量地描述这一问题,以辽宁某尾矿库为例,采用非牛顿流体模型中的Bingham模型,利用ANSYS CFX流体动力学分析软件对溃坝后的砂流演进过程进行模拟分析。重点分析了溃坝后的流态变化、速度矢量变化以及最终堆积形态。分析结果表明：尾矿坝溃坝以后,尾矿砂流在重力作用下向下游演进运动,冲出初期坝坝坡之后形成涌波,并逐渐向下游扩散传播;任意时刻尾砂的速度大小均呈现出渐进式的变化,从尾部至端头速度逐渐增大,近地面速度比表面速度大;最终形成一个尾部厚、向边缘逐渐变薄的堆积体。所得结果将为溃坝灾害应急预案的编制、下游人员安全疏散方案的提出及溃坝后的灾害评估提供重要的依据。