基于水平衡模型和水质模型的尾矿库防渗方案量化评估

本文构建了某尾矿库水平衡模型和水质模型,定量分析了尾矿库渗水对下游地表水质的影响,为该尾矿库是否需要构建防渗设施以及采取何种防渗方案提供依据。首先对尾矿坝的二维渗流场进行分析,计算得到的渗流量作为水平衡和水质模型的输入参数。再建立尾矿库的水平衡模型和水质模型,模拟尾矿库在无防渗设施和有防渗设施不同工况下尾矿库渗水、库内盈余水和下游河水的水质情况。水质预测结果分析表明,尾矿库渗漏会显著影响下游河水水质,建议对该尾矿库采取全库水平防渗方案,具体包括尾矿坝上游坝坡铺设HDPE土工膜,库内基底及边坡铺设1 m厚防渗黏土层,且防渗黏土层渗透系数要求达到10^-5～10^-6 cm/s,尾矿库干滩长度要求大于200 m,精选尾矿和粗选尾矿分开排放,其中精选尾矿采用水下排放方式,并保持浸没。     

安达坝址工程地质条件的初步研究

通过对地处青藏高原腹地,南水北调西线工程杜柯河安达坝址区工程地质条件的初步调查与研究,对坝区稳定、岸坡稳定、坝基稳定、坝基渗漏和河床覆盖层等主要工程地质问题进行了分析,并作出了阶段性结论:①坝段处于稳定区,坝段内水质较好,未发现水平或缓倾角的软弱结构面,可以满足混凝土面板堆石坝的建坝要求;②受F1、F2断层的影响,右岸岸坡稳定条件好于左岸;③坝基可能存在沿背斜核部、左坝肩断层破碎带集中渗漏问题及绕坝渗漏问题。     

土坡体系可靠度分析方法及在高土石坝工程中的应用

针对土坡稳定体系可靠度分析问题,提出了一种分析方法框架,包括采用缩减方差抽样技术生成随机变量样本值、采用全局优化算法搜索边坡最小安全系数、采用Monte-Carlo法计算边坡体系可靠度3个主要部分。在此框架下,建立了一种较为简便实用的高土石坝坝坡稳定体系可靠度分析方法。该方法采用拉丁超立方抽样技术生成随机变量的样本值,再用商业软件STAB搜索相应的坝坡最小安全系数,最后用可靠指标法或Monte-Carlo法计算坝坡体系可靠度。工程算例表明,筑坝材料强度参数的随机不确定性对坝坡临界滑弧的位置影响较大,坝坡稳定体系可靠度小于单一滑动面的坝坡稳定最小可靠度,提出的方法可用于实际工程坝坡稳定体系可靠度分析。     

尾矿坝-排土场联合堆排稳定性与边坡参数优化研究

尾矿坝和排土场作为矿山采选固废的堆存场所是矿山事故发生高频区域,其安全与否直接关系到矿山工程的正常生产。在分析国内尾矿坝-排土场联合堆坝所取得成果的基础上,结合湖南省某钨矿所属尾矿坝-排土场联合堆坝存在的问题,分析了尾矿坝-排土场联合堆排体三个剖面整体的稳定性,同时研究了各剖面边坡参数是否能有效拦截上方滚石,提出了各剖面外坡边坡角的优化参数,采用数值模拟方法对各剖面坡形优化后的外坡边坡角的稳定性进行了分析,根据计算结果对排土场外坡进行卸荷开采设计,卸荷后形成六级外坡平台,平台宽度为5.0 m,研究成果能够很好的指导尾矿坝-排土场联合堆排工程的治理设计。 更多还原     

地震工况下坝坡的抗滑安全系数取值标准研究

地震工况下的坝坡抗滑稳定性核算一直是大坝安全性评价的重要环节,采用科学合理的计算方法是评价坝坡安全性的基本保证。本文从概率极限分析的角度探讨了坝坡稳定性可靠度分析的概率意义,提出了将地震发生当做概率事件的坝坡可靠度计算方法。为验证将地震超越概率纳入坝坡稳定分析中的合理性,本文通过两个典型算例和小浪底坝坡典型剖面的抗滑稳定性分析研究了坝坡在地震工况下的单一安全系数与可靠指标的变化规律。研究结果表明在坝坡稳定分析中引入超越概率计算所得结果与工程实际相符,与以往的将地震发生当做确定性事件计算方法相比,该方法显著提高了坝坡的可靠指标值;比较可靠指标与单一安全系数的取值标准显示出在坝坡稳定分析中合理地引入地震概率分析方法能够保证坝坡在地震和正常工况下有相近的可靠指标值     

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。     

水位骤降条件下有密集排水孔大坝三维渗流场数值模拟研究

对于坝坡布置密集排水孔的工程渗流问题,水位骤降条件下密集排水孔排水效果及坝体和坝基内三维渗流场分布是工程设计人员关心的重要问题。针对坝坡布置排水孔的渗流行为,提出了密集排水孔在水位骤降下渗流状态改变的处理方法。并详细论述了改进的截止负压法求解饱和-非饱和渗流场、排水子结构法和排水孔开关器等精细模拟排水孔的关键技术。工程实例表明,采用该方法可以有效地解决水位骤降下上游坝坡布置密集排水孔三维渗流场的精细数值模拟问题。     

房县深峪沟病险水库黏土心墙坝稳定性分析

以房县深峪沟病险水库黏土心墙坝为研究对象,对其渗流稳定和坝坡稳定性进行评估,目的是为加固设计提供参考。设计了校核洪水位、设计洪水位、正常蓄水位的稳定渗流计算,校核洪水位降到正常蓄水位、正常蓄水位降到死水位的非稳定流计算工况,其中正常蓄水位降到死水位的工况又设计了5种降速计算方案,利用自动搜索滑动面的Morgenstern-Price法计算了不同工况下的坝坡稳定性,分析发现：校核洪水位稳定渗流背水坡安全系数k＜1.15,不满足工程稳定性要求;设计洪水位和正常蓄水位工况,安全系数k＜1.25,不满足工程稳定性要求。校核洪水位到正常蓄水位的迎水坡满足k≥1.15的要求,背水坡不满足k≥1.15的要求;正常蓄水位到死水位迎水坡在设计的5种降速下均存在时间步不满足k≥1.25的要求,所以该水库属于病险库,需要加固处理     

线性与非线性强度的土石坝坝坡稳定分析下限法

土石坝的坝坡稳定是影响土石坝安全的重要因素,传统的土石坝坝坡稳定采用的是瑞典圆弧法或者毕肖普法,其计算结果既不是下限解也不是上限解。在Sloan的工作基础上,基于有效应力的方式, 用有限单元思想离散结构物,建立满足平衡条件、间断条件、应力边界条件以及屈服条件的极限分析下限法的非线性规划模型,并且编制了相应的程序,应用到土石坝坝坡稳定性的计算中。考虑了地震荷载和渗流作用,采用迭代算法对土石坝进行非线性强度指标的坝坡稳定计算。最后,以几个典型土坡和具体的土石坝工程为算例,与多种方法的分析结果比较,表明了该方法的可行性。     

滑坡坝坝顶溢流冲刷的基本理论

根据滑坡坝坝顶溢流对坝坡的冲刷过程中坝坡土体的受力分析，研究了坝坡土体发生冲刷的条件和冲刷速度，提出了坝体稳定性与坝顶溢流速度和坝体物质组成的关系，基本建立了坝顶溢流对坝坡冲刷的基本理论。     

小型土石坝加密抗液化离心机振动台试验研究

地震作用下土石坝液化易导致坝坡失稳滑移等严重后果,加密法是常用的抗液化手段之一。针对坝趾压重与坝壳翻压两种坝身加密加固方法,开展了离心机振动台试验,分析了不同加密型抗液化处理的小型土石坝坝坡地震响应规律。试验结果表明,由于高水头作用下坝坡底部土体软化,未处理坝坡加速度放大系数沿高程先减小后增大,而加密坝坡加速度放大系数沿高程逐渐增大,且坝坡表面处加速度存在表面放大现象。坝趾压重和坝壳翻压提高了坝身有效应力,降低地震产生的超静孔压比,有效防止土体液化。未处理坝坡在峰值加速度为0.24g地震作用下即发生坝趾液化现象,而加密坝坡在峰值加速度为0.24g和0.45g下均未发生液化。未处理坝坡整体侧向位移大,加密处理后,在峰值加速度为0.24g下坝坡整体表现为竖向位移。坝趾压重区坝趾水平位移明显减小,坝壳翻压区坡顶沉降减小了50%。试验结果验证了坝趾压重和坝壳翻压的抗液化效果,为小型土石坝抗震加固设计提供了参考。     

绕坝渗流地下水位的时空分布模型研究

许多大坝的失事是由于高地下水位引起坝肩失稳所致。绕坝渗流是影响坝肩高地下水位的主要因素。为此通常将大坝基础防渗帷幕延伸到坝肩岸坡内一定距离,以减小绕坝渗流影响。而防渗帷幕运行性态随时间变化,为了评价坝肩防渗帷幕和地下水位的运行性态,首先分析了地下水位观测资料和水位、降水、温度、时效等时空影响因素及其表达式,随后基于岸坡地下水位观测资料,利用最小二乘法建立了大坝岸坡地下水位的时空分布模型。通过比较模型剩余标准差和测点的剩余标准差,可以确定坝肩地下水位的异常测点,分析岸坡防渗薄弱部位,掌握坝肩岸坡渗流场时空分布规律,监控绕坝渗流的性态。     

粗粒料接触面模型及其在土石坝工程中的应用

在土石坝工程中越来越重视岸坡与坝料之间的接触特性,将土体本构模型中使用较多的双曲线型硬化规律运用至接触面模型,提出了一个简洁的接触面本构模型,推导了接触面模型刚度矩阵表达式。通过对4组试验的预测结果与试验结果的对比,表明该模型可以较好地预测粗粒料的界面剪切试验。将提出的接触面模型嵌入有限元程序,应用于如美心墙坝河谷与坝料的接触分析。三维有限元计算结果表明：坝体两侧岸坡的剪切位移变化规律都是中间部分剪切滑移量较大,岸坡边缘部分相对较小,陡坡一侧最大滑移量大于较缓一侧。这些均符合粗粒料滑移的基本规律,可为岸坡?坝料接触特性研究以及土石坝工程计算提供参考。     

斜坡土体位移滑坡（塌方）危险和风险

提出了坡积-滑坡土、残积-坡积和人类经济活动填土强度指数易变性调查结果。给出了根据实验方法制定出的,在工程地质勘察资料不充分条件下对危险斜坡和边坡稳定性评价的建议。提出了土体位移风险评价方法,以便论证选择防止滑坡工程设施的工程保护设计方案。     

顺斜向坡变形破坏特征研究

本文通过对黄河上游某水电站坝前坝后顺斜向坡变形破坏特征的分析,提出了顺斜向坡的变形破坏类型分类,并对边坡产生旋转滑移破坏的临界条件作了分析。     

土石坝边坡稳定性分析的温控参数折减有限元法

将土石坝渗流的有限元计算和坝坡稳定分析的强度折减有限元法相结合,对土石坝坝坡的稳定性进行分析。考虑渗流作用时,首先采用有限元法计算坝体渗流场,通过迭代计算出稳定渗流的逸出点和浸润线位置,并根据水力梯度计算坝体所受的渗透力;然后将渗流分析所确定的渗流力与土体自重、浮力、地震力等荷载共同施加在坝体上,采用温控参数折减有限元法计算土石坝坝坡的临界失稳状态及其所对应的安全系数。分析结果表明,采用此方法进行土石坝坝坡稳定分析是合理的,且大大提高了计算效率     

上向弯曲双向槽孔排渗管技术在新厂沟尾矿库的应用

为了满足矿山生产需要,凉山矿业公司经过综合比较后,对即将达到原设计坝高的新厂沟尾矿库进行加高扩容改造,以延长尾矿库的服务年限。由于该尾矿库在使用过程中,坝体浸润线一直偏高,在堆积坝坡面上经常有水渗出,坝坡面出现沼泽化、局部坍塌等。现场勘察揭示坝体浸润线埋深较浅。因此,在实施加高扩容前,需要对坝体过高的浸润线进行治理。综合考量后,决定采用上向弯曲双向槽孔排渗管技术,分别在初期坝坝顶、第5级和第8级子坝处施工三排上向弯曲钻孔,孔内安置双向槽孔排渗管,实施坝体排渗加固。2009年底排渗工程竣工后,经过两年多时间的检验,经现场踏勘和坝体浸润线观测,结果表明,该项排渗工程效果显著,使该尾矿库能够满足加高扩容的要求。     

朴家沟水库除险加固方案比选及病险情况复核探析

朴家沟水库除险加固工程主要项目包括大坝、溢洪道、输水洞、上坝公路等。施工项目为大坝迎水坡进行翻修处理,背水坡进行削坡、培厚,坝顶宽度为4.0 m,新建防浪墙,并对坝顶进行加高至126.10 m。背水坡设排水沟。上坝公路270 m,路面净宽3.5 m。水库设计20 a一遇洪水设计,200 a一遇洪水校核,洪水复核结果,设计洪水位124.54 m,库容33.66万m~3,校核洪水位125.34 m,库容36.87万m~3,复核坝顶高程为126.40 m,是一座以灌溉为主、兼有防洪、养殖等综合效益的小(二)型水库。     

混凝土防渗墙在富水水库主坝除险加固中的应用

富水水库主坝混凝土防渗墙建于大坝上游坝坡马道上,其墙体材料下部为混凝土,上部为特殊混凝土.介绍了该工程的施工难点、采取的技术措施、技术创新及施工平台稳定计算.     

火后泥石流流域坡面侵蚀物源动储量估算方法探讨

火后泥石流具有易发、突发等特征,尤其在林火发生当年异常活跃,林火干扰会加剧土壤侵蚀,若将常规泥石流坡面侵蚀物源动储量估算方法应用于火后泥石流将使计算结果偏小,会导致拦砂坝等治理工程库容设计有效性不足。本文采用修正通用土壤流失方程(RUSLE),以四川省雅江县八角楼乡火烧迹地D4流域为例,通过野外调查、室内外试验、遥感解译等手段,计算了研究区的坡面侵蚀物源动储量。结果表明:在火后5年内,D4流域坡面侵蚀物源动储量约为3.28×104 m3,中度和重度火烧区贡献量较大,合计占比高达93.90%。随着后期植被恢复和土壤物理及水文地质性质改善,坡面土壤侵蚀模数将会降低,坡面侵蚀物源动储量也随之减少。该研究成果对火后泥石流应急治理工程(如拦砂坝等)的库容、结构设计具有指导借鉴意义。