某尾矿坝毛细水带内的坝体材料物理力学特性研究

毛细水的存在将使尾矿坝坝体材料的物理力学特性发生较大变化,这种变化对尾矿坝的安全稳定势必产生影响,而国内外在此方面的研究工作却鲜有报道。为此,开展了某尾矿坝坝体材料现场取样、室内土工试验工作,并采用自制的毛细水带分层取样试验装置开展了长达6个月的毛细水上升测试工作,通过分层取样及土工试验,得到了毛细水带内尾矿砂的物理力学特性,进而系统地研究了毛细水带尾矿砂的含水率、重度、黏聚力、内摩擦角等物理力学指标随毛细水高度的变化特征。研究发现,毛细水带内尾矿砂的含水率和重度均随毛细高度而减小;黏聚力和内摩擦角的变化均随毛细高度和含水率呈先增大后减小的变化规律,其中内摩擦角的变化规律与以往相关研究所得结论并不完全相符,分析指出,这是由于毛细水和尾矿砂颗粒的表面特性所导致的;简要分析了抗剪强度随毛细高度的变化规律,发现其受毛细作用影响较大,呈先增大后减小的变化趋势。研究结果为坝体、边坡等工程的稳定性研究工作提供了一种新思路,为今后建立考虑毛细水作用下尾矿坝稳定性分析方法和理论奠定了基础。     

细粒含量对尾矿材料液化特性的影响

为了模拟沉积分选后颗粒组成的变化对尾矿材料的动力特性的影响,尾矿筛分后按不同的细粒（颗粒直径小于 0.074 mm）含量制备尾矿试样,并进行了大量的土动力学试验。分析了细颗粒含量对尾矿材料的动力液化特性的影响规律。研究表明,对于铜矿类尾矿坝的尾矿材料,当细颗粒含量占到总量的35 %时其抗液化性能最佳。根据尾矿材料动力特性试验的研究结果,并结合现场的标准贯入试验成果,提出了适用于尾矿材料的细粒含量对标准贯入击数的修正式。该式可以分析不同细粒含量的尾矿材料的抗液化强度,提高尾矿坝液化判别方法的判别准确程度。     

尾矿坝非饱和带滞水曲线模型的建立及应用

本研究的目的是建立一种简单实用的上游式尾矿坝非饱和带滞水曲线的数学模型。研究方法采用拟合法。在揭示了硬岩尾矿砂的沉积距离与含水率、孔隙比等之间关系的基础上,建立了一种arctanx的函数,用来表征含水率与基质吸力的关系。将本模型应用于降雨入渗条件下饱和-非饱和渗流场分析,结果表明,数学模型与实验数据,具有明显的一致性。研究表明:该数学模型函数简单,适用于上游式尾矿坝。     

尾矿砂的堆存特征及其抗剪强度特性

以国内多座尾矿库的勘察试验资料为基础 ,从坝体尾矿砂堆存的物理特征出发 ,对尾矿砂沿尾矿库纵、横方向的颗粒变化规律 ,尾矿砂的粒径、含水量、孔隙比以及相对密度与尾矿砂的内摩擦角的关系进行探讨。结果表明 :孔隙比和相对密度对尾矿砂内摩擦角影响较大 ,且表现为线性相关 ;尾矿砂的内摩擦角和堆存深度的相关性不强 ;增大尾矿砂的相对密度或减小其孔隙比对提高坝体抗剪强度非常有利 ;在尾矿砂中铺设土工织物可显著地提高其粘聚力数值     

不同含水率下黏土抗剪强度指标与标准贯入击数相关分析

正抗剪强度是黏土最重要的力学性质之一,抗剪强度指标的选择直接影响到工程的安全性与经济性,因此,要合理选择抗剪强度指标。含水率对黏土的强度影响很大,在不同含水率下,标准贯入击数和黏土抗剪强度指标有着密切的联系。由于土的取样、样品的运输和存放过程中存在扰动,需要通过现场试验和室内试验取得相符的抗剪强度。     

PDCA在标准贯入试验质量管理中的应用

铁路工程地质勘察钻探量巨大,钻探管理存在漏洞,导致许多假标贯击数,影响地质人员对地层的判断,造成不良后果。为提高工程地质勘察质量,以长益常城际铁路勘察为工程背景,用PDCA模式管理方法,对标准贯入试验进行过程控制。依据相关规范,比较标贯击数与土样液性指数所对应的塑性状态,真实度约为79.5%,该方法可供同类工程参考。     

尾矿坝垮塌机制与溃决模式试验研究

基于云南拉拉铜矿小打鹅尾矿库工程设计资料,采用现场排放尾矿砂为试验材料,进行了尾矿堆积坝在洪水情况下发生垮塌破坏的模型试验。通过水流控制系统模拟尾矿坝遭遇洪水情况,采用侧面示踪点、水位测压管、应力传感器以及数码摄像机等设备获得了尾矿坝溃决过程中坝坡的位移矢量演化、浸润线与应力的变化特性以及坝体破坏发展过程,揭示了洪水作用下尾矿坝的垮塌机制和溃决模式。试验结果发现：尾矿堆积坝的浸润线变化存在滞后性;在洪水入库致库区最高设计洪水水位过程中,靠近坝坡中部处水平方向的总应力增量较垂向总应力增量大,增大的水平应力是坝体产生破坏的重要因素之一;洪水导致坝坡尾矿砂所受的渗透力、上浮力、重力以及孔隙水压力增大,削弱了坝体材料的黏聚力,并加大了自身荷载,降低了坝体的稳定性;尾矿坝溃决模式一般为逆流渐进型,破坏先是从坡脚处发生,继而向上游发展,呈现牵引式发展,破坏的滑动面由多个弧形滑移面构成。研究成果加深了对尾矿堆积坝垮塌机制和溃决模式的认识,并在洪水灾害的预防和控制方面作了一些新的探索     

“标贯”确定粘性土承载力标准值简易计算法

标准贯人（“标贯”）试验锤击数,要确定粘性土地基承载力标准值简易计算公式。将经杆长修正的标准贯人击数N进行统计分析,再把修正击数平均值带人相关方程,计算粘性土的承载力标准值fk,从而简化了计算过程。     

多层加筋尾矿砂三轴压缩试验

分别对含筋层数为1、2、4层的尾矿中砂和细砂进行三轴压缩试验,给出了不同增强层数下尾细中砂的邓肯-张模型参数。2层以下加筋时,土工织物对尾矿砂的横向变形约束作用较小,尾中细砂均表现为剪切破坏特征;在2～4层增强时,尾中细砂均表现为拉应力破坏特征;拉破坏条件下和剪切滑移破坏条件下,均发现加筋后的尾矿,凝聚力随加筋层数非线性增大,而内摩擦角基本不变。定义了增强效果系数,层数与该系数呈非线性关系。轴向应变小于5%～8%时,尾矿砂处于弹性变形阶段;轴向应变大于8%时,出现弹塑性耦合变形。     

强夯法加固岷江防洪堤粉土地基的效果检验

对宜宾市岷江防洪堤工程粉土地基进行了强夯法加固现场试验,介绍了试验区强夯法的施工设计和现场检测与室内试验结果。强夯法加固地基现场检测结果表明,采用1 600 kN?m的夯击能使该粉土地基有效加固深度达到8 m。 当夯点间距为5 m,强夯2遍,满夯1遍后,现场检测和取土实验结果表明：由于强夯作用,粉土层的干密度明显增加,压缩性和渗透性降低。在天然地基中,32.2 %的标准贯入击数小于5,强夯以后,标准贯入击数全部大于7。粉土地基经过强夯处理后,满足了防洪堤地基对承载力和渗透性的要求,消除了Ⅶ度地震液化势。采用正三角形夯点布置区的加固效果明显优于正方形夯点布置区的加固效果。     

金堆城尾矿坝加高方案数值模拟及稳定性分析

金堆城尾矿坝为了进行加高设计而对尾矿库区进行了地质钻孔勘探。基于实际钻孔勘探成果,最佳反演分析了各分区-尾矿砂和初期坝堆石体模型的渗透系数、物理力学指标和加高方案下的浸润面分布。结合加高设计方案,采用基于有效应力法的EFES-3D计算程序对该尾矿坝加高后的应力应变场进行了数值模拟和坝坡稳定性分析,得出应力应变场分布图和边坡安全系数。可以看出,在上游法加高方案下,尾矿坝坝坡有涌起抬高现象,安全系数有所降低,不利于尾矿坝的稳定安全和运行管理。为此提出了在加高方案设计中加强排渗设施建议。     

双桥静力触探在尾矿坝勘查中的技术应用

静力触探试验适用于软土、一般粘性土、粉土、砂土和含少量碎石的土,作为一种轻便、快捷、高效的原位测试技术,在岩土工程勘察、检测等方面得到了广泛应用。目前由于各地对静力触探经验技术和数据积累的不同,在我国对静力触探试验结果褒贬不一。本文通过双桥静力触探在尾矿坝勘察中的具体应用,以及静力触探成果的具体分析与评价,体现了静力触探在尾矿坝勘察中的适用性和重要性。     

米箭沟尾矿坝加高方案渗流场数值分析

米箭沟尾矿坝为了进行加高设计而进行了尾矿库区的地质钻孔勘探。基于实际钻孔勘探成果的最佳反演分析各分区-尾矿砂、风化岩体和初期坝堆石体的模型渗透参数和加高设计方案,采用三维有限元数值计算方法,应用自主开发的3D-Seepage-Stress程序进行了该尾矿坝加高后渗流场数值分析,得出渗流场各要素分布图。可以看出,在此加高方案下,尾矿坝库区浸润线和溢出点都很高,不利于尾矿坝的稳定安全和运行管理。为此提出了在加高方案设计中加强排渗设施设计的初步方案与建议。     

尾矿坝筑坝模袋力学性能试验研究

模袋法是解决上游法细粒尾矿堆坝难的一种新方法。为研究模袋法尾矿坝筑坝模袋的基本力学性能,采用与云南省某尾矿坝施工现场一样的土工布和尾砂,通过斜坡滑移、直剪、无侧限压缩试验,对固结不同时间的小尺寸尾矿坝筑坝模袋进行了摩擦和受压性能的试验研究。斜坡滑移试验表明,若含水率相对较低,则模袋间的摩擦系数较大;直剪试验测得固结8 d的模袋间内摩擦角约为28º,黏聚力约为40 kPa;在无侧限压缩条件下,固结1 d和3 d的模袋在受压过程中,其弹性模量都表现为“大-小-大”的变化形式。由于土工布和尾砂的共同作用,模袋的极限抗压强度远大于单纯尾砂堆积体的极限抗压强度。当压应力达到模袋所能承受的极限荷载时,通常会在模袋底部靠近模袋边缘处发生土工布的撕裂破坏,采用主动土压力理论分析了发生破坏的原因。本试验研究可以为模袋法尾矿坝的实践提供理论指导。     

尾矿坝稳定性的可靠度分析

以极限平衡理论和传统的安全系数方法为基础,将可靠度理论引入尾矿坝稳定性分析中。通过敏感性分析和可靠度计算分析发现,尾矿材料的内摩擦角的变异性将显著地影响尾矿坝稳定性分析的可靠指标,重度的变异性对可靠指标的影响大于粘聚力的变异性的影响。简述了尾矿坝稳定性分析中利用可靠度理论的重要性,并建议在尾矿坝的可靠度分析中,将尾矿材料的抗剪强度指标c, 和重度 作为基本随机变量。     

尾矿充填模袋界面摩擦性能试验研究

模袋法这一新型的筑坝工艺是用来解决传统上游法细粒尾矿堆坝难的问题。但目前对其力学性能的理论与试验研究还有待进一步完善,本文采用与某矿山工程施工现场一样的土工布和尾砂,通过对固结一定天数的模袋体及一定压实度的尾砂与土工布进行界面摩擦直剪试验研究。摩擦性能试验表明:对于不同压实度的尾砂与土工布界面摩擦试验和不同充填度的模袋体界面摩擦试验,压实度和填充度越大,其界面摩擦角越大;由于土工布和尾砂的共同作用,模袋的抗剪强度远大于单纯的尾砂抗剪强度,为研究尾矿充填模袋筑坝抗剪强度稳定性提供指导。     

细粒含量对尾矿工程性质影响分析

由长期工程实践和试验研究可知,尾矿的工程性质除与尾矿的矿石成分、筑坝方式以及矿浆的沉积特性有关外,重要的是与尾矿的颗粒粒度组成有关。为了分析上游式尾矿库尾矿经排放、沉积、分选等作用下颗粒组成的变化特征及其对尾矿工程性质的影响规律,通过对上游式尾矿库沉积滩面不同距离处尾矿进行颗粒级配分析、力学性质和渗透性质试验,重点分析了细颗粒含量（颗粒直径小于0.075 mm）对尾矿工程性质的影响规律。研究表明,随着距离上游式尾矿库滩顶长度的增大,尾矿颗粒组成中的细粒含量逐渐增多,颗粒级配情况由一般到良好再到一般,孔隙比也呈现出随之先减小后增大的变化趋势。受原尾矿颗粒组成的影响,尾矿黏聚力随细粒含量的增加呈逐渐增大,而内摩擦角相对变化较小,其渗透系数受细颗粒含量影响较大,随含量增大迅速减小。     

高浓缩分级尾矿上游法堆坝及模型试验研究

针对传统上游法尾矿库堆坝方法的缺陷与不足,提出了改进的上游法堆坝方法,即高浓缩分级尾矿上游法堆坝方法。基于尾矿库堆坝模型试验,以高浓缩尾矿堆存技术为指导,分别进行传统上游法和改进上游法的高浓缩尾矿堆坝模型试验,演绎尾矿库堆坝过程,测试并得出了堆坝过程中滩面尾矿沉积情况、尾矿颗粒分布规律及浸润线变化规律,并采用极限平衡法计算不同堆坝方式下坝体的最小安全系数。结果显示：高浓缩尾矿堆坝使沉积滩颗粒分布均匀,颗粒分级不明显,减少了互层和细泥夹层的出现,改善了坝体内部结构;改进上游法堆坝可以形成有利于排渗防洪的良好沉积滩滩型;稳定性分析结果表明,改进上游法堆坝方法可以使尾矿坝的稳定性提高19%～33%,研究成果可为新建尾矿库工程提供试验技术支撑。