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。     

大型尾矿坝加高过程三维渗流分析

采用三维有限元渗流和稳定性分析相结合的方法,对大型尾矿坝加高过程进行稳定性评价。分析结果表明:现状坝体的浸润线高度和渗流路线正常,稳定性系数满足要求,但安全储备量不大;加高坝体时浸润线高度变动不大,排渗设施对降低浸润线有重要作用。当坝高加高到100m坝高时,坝坡抗滑稳定安全系数稍小于规范值,继续增加坝高导致坝坡抗滑稳定系数与规定值差距较大,不满足规范要求。通过数值计算确定了尾矿坝加高限值为100m,并给出填筑过程的建议措施。     

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。     

学峰尾矿库坝体稳定性研究

坝体边坡稳定性是尾矿库安全的重要因素。在坝体稳定性研究中,首先须考虑地下水渗流的作用,明确尾矿坝浸润线埋深特点;后根据勘察资料,进行稳定性计算,以验证坝体稳定性安全系数的规范符合性。研究结果表明:在排渗结构功能正常的工况下,坝体无论在正常运行、洪水运行和特殊运行条件下,坝体抗滑稳定安全系数都能满足规范要求。     

鑫洲铁矿尾矿坝稳定性分析

对中国黄金集团迁西鑫峪矿业鑫洲铁选场尾矿库进行了系统的稳定性评价,采用数值方法对渗流安全性能和坝体稳定性进行计算,结果表明:尾矿库浸润线最小埋深大于规程要求的深度,满足规程规定。初期坝体、终期坝体及副坝在各种工况条件下安全系数均高于规定要求,计算得出的抗滑稳定系数大于允许最小安全系数,能保证尾矿坝的稳定运行。     

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。     

基于Geo-studio的尾矿坝渗流及地震动力响应研究

利用Geo-studio软件, 对尾矿坝的稳态渗流和地震动力响应进行了计算。结果表明, 2个计算断面在正常水位和洪水位运行时的浸润线埋深均较浅, 坝体自由面较高, 水力坡降值在初期坝下游靠近坝基部位最大, 超过规范值, 水从初期坝坝面溢出, 可能发生流土或管涌; 动力加速度在2个断面均未呈现明显放大, 动应力只在局部区域出现较大值, 坝体整体动力稳定性较高; 地震响应下, 最终坝高不发生液化, 二级子坝库区局部发生液化, 坝体整体不会出现液化造成的动力破坏。鉴于初期坝下游坝基水力坡降较大, 建议采取坝体深部排水措施(如水平排水管、辐射井等), 降低坝体的自由面, 提高坝体稳定性, 有效杜绝渗透破坏乃至溃坝事件。     

库水位对尾矿坝抗震液化稳定性的影响分析

库水位对尾矿库的安全运行至关重要,特别是对于高地震烈度区,其液化、稳定问题关系到尾矿库的安全运行,而库水位是其中最关键的控制因素.为了解坝体在地震作用下的稳定性,采用动力时程有限元方法,对正常水位及洪水位运行工况下的坝体动力特性进行模拟,给出坝体在静力条件下的渗流场及动力液化区,分析比较了两种工况下库水位对坝体液化区的影响.研究成果对尾矿坝的安全运行具有指导意义.     

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。     

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。     

降雨条件下尾矿库稳定性计算分析

通过相关物理力学试验,分析了尾砂的物理力学性质,用Geo-Studio有限元软件计算和分析降雨条件下尾矿坝的浸润线。通过Slide软件,用极限平衡法中的简化Bishop法和瑞典法对降雨条件下尾矿坝的稳定性进行分析。结果表明,尾矿坝在现状高程下,其坝体在正常运行、洪水运行和饱和运行工况时计算的安全系数均能满足规范要求,计算得到的稳定性滑面大多是经过坝体最底部的深度滑弧面,且滑弧面范围较大。     

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。     

某尾矿库三维渗流分析

针对某尾矿库具体条件,采用三维有限元模拟和渗流场分布计算,判明在概化模型理想条件下尾矿坝三维渗流浸润线埋深的特点;通过对各排渗结构参数的敏感性进行分析,确定影响坝体浸润线埋深主要因素。模拟结果表明：在各排渗结构功能正常的工况下,尾矿库浸润线在尾砂子坝段的埋深均在15 m以下,大于规范要求值。     

基于渗流分析的砭家沟尾矿库坝体稳定性研究

为了确保砭家沟尾矿库的安全运行,通过现场勘查,建立了正常水位、洪水水位与特殊水位工况下的尾矿库有限元分析模型,对尾矿库的渗流特性及稳定性进行研究。研究结果表明,浸润线的高度随着库区内水位的抬升而逐步抬升,正常水位与洪水水位工况下,浸润线没有从坝坡逸出,不会发生渗流破坏;采用Bishop法与瑞典圆弧法对坝体稳定性进行分析,滑移面的起始滑移点会随着库区内水位的升高而抬升,正常水位与洪水水位工况下均能保证滑移要求,但洪水水位的相对安全系数较小,特殊水位工况下,会造成滑移失稳破坏;在后期的运行过程中,需要增加对外来水流的引导及内部水流的疏散,确保尾矿库的安全运行。     

尾矿高坝的边坡稳定性研究

尾矿坝的安全运行是保证矿山生产正常运行的必要条件。针对江西某尾矿高坝,在现场调查的基础上,进行了现场勘察和取样工作,分析了尾矿沉积规律和坝体组成结构,开展了不同工况下的坝体稳定性研究,并探讨了坝体灾害的防治措施。研究结果表明,从坝区至库内,尾矿由粗变细的趋势非常明显;由上到下,由于采用中线法堆积,尾矿由粗变细的趋势不大明显;尾矿坝的沉积滩形态舒缓,其坡度较为平坦,且未见尾矿泥;尾矿坝处于正常运行工况和洪水运行工况时,计算的安全系数能满足规范要求,尾矿坝基本处于稳定状态;在尾矿坝处于全饱和工况和地震工况时,计算出的安全系数远低于规范规定的要求,坝体的稳定性也明显降低,使得坝体处于极不稳定状态。     

EKG在干堆尾矿坝中的应用分析

为验证EKG(电动土工合成材料)在干堆尾矿库中的排水性能和稳定性提升效用,以某干堆尾矿库为例,采用Geo-studio软件对比分析尾矿库原始工况和EKG工况2种不同工况的渗流、静力、动力计算结果。结果表明:对比原始工况的尾矿坝,采用EKG之后的堆积坝浸润线明显降低,经EKG作用后危险滑移面各点孔隙水压力沿滑移面距离的增加而降低,在地震动力影响下EKG工况下的尾矿坝液化区面积随着浸润线的降低明显减小;EKG增强了尾矿坝体的排水性能,降低了孔隙水压力对坝体的消极作用,采用EKG筑坝对堆积坝体具有加筋固结效果,可提高尾矿坝的整体强度。     

鞍钢矿业风水沟尾矿坝坝体渗流场数值分析

鞍钢矿业公司风水沟尾矿坝是由初期坝和尾矿堆积坝组成,目前坝高已达65.0m,其稳定性直接影响到该坝体继续加高的可能性.为此,基于鞍钢矿业公司风水沟尾矿坝工程地质勘测资料,经过对实测主轴剖面的合理性概化和延伸,建立坝体渗流场数值模型,采用有限单元法对该尾矿坝坝体渗流场进行了数值分析,得出了正常工作状态下的坝体渗流规律,并以此对坝体渗流稳定性作出了评价,结果表明,在正常工作状态下该尾矿坝渗流稳定,不会产生如管涌、流土等渗流破坏.     

基于渗流计算的尾矿坝静力稳定性分析

尾矿库改变放矿模式后,库区前缘干滩强度增强,但积水量增加,对坝体的渗流和静力稳定性产生了影响。对尾矿坝二级子坝和最终坝高断面进行渗流和静力稳定性计算,计算结果表明:坝体浸润线埋深较浅,坝体自由面较高,水力坡降最大值位于初期坝坡脚处,水从初期坝坝面溢出,可能发生流土或管涌;坝体水平位移小,最小主应力只在二级子坝局部位置为拉应力,对坝体稳定性影响不大;二级子坝静力稳定性安全系数比允许最小值略小,最终坝高坝体稳定性较强。坝体总体稳定性较强,建议采取坝体深部排水措施(如水平排水管、辐射井等),降低坝体的自由面,提高坝体稳定性。对二级子坝做好护坡,并采取相应措施增加库区浸润线埋深,保证坝体稳定运行。     

某尾矿库渗流计算数值模拟

根据尾矿库的具体工程地质条件,采用渗流分析软件对尾矿库进行渗流数值模拟计算.考虑尾矿库渗透水在尾矿堆积体内流动时做低雷诺数的层流运动,以线性达西定律为基础,模拟不同坝高在正常运行工况和洪水运行工况下的渗流数值计算.结果表明:在冲沟的位置有较大的速度矢量,对流沙的裹挟会使局部危害加剧;库内水位向下游尾矿堆积坝体的渗透过程中,总水头最大,浸润线在坝顶部逸出可能性最大,最容易发生渗流破坏.