地震作用下高堆尾矿坝永久变形与稳定性分析

综合采用时程分析法、整体变形分析法（等效节点力法和软化模量法）、极限平衡法等方法,以小打鹅尾矿库为例,分析了该高堆尾矿坝的永久变形和动力稳定性。分析了干滩面长度、尾矿堆积坝高度、设计地震加速度等影响因素对尾矿坝的安全系数和永久变形的影响,以及地震作用下尾矿坝安全系数的时程变化规律。结果表明：尾矿坝的地震永久变形与一般土石坝的存在差异,其水平方向的永久变形大于竖直方向的永久变形,且永久变形与坝高不一定呈单调递增关系;地震中尾矿坝的最小安全系数与各影响因素大体呈线性关系,而坝顶处的震陷与各影响因素之间呈非线性关系;地震过程中尾矿坝瞬时安全系数具有波动降低的特点,为此,完善了地震作用下尾矿坝最小平均安全系数的计算方法。该研究表明小打鹅尾矿库坝体的抗震性能能够满足相应抗震设防要求。     

铁矿尾矿料力学特性及坝体变形稳定性研究

尾矿料矿物成分复杂,物理力学特性区域差异性大。本文以西南地区某铁矿拟建尾矿库为研究对象,对粗、细两种尾矿料进行了系统的物理力学特性试验,获得了粗细尾矿料物理力学指标并应用到尾矿库坝数值分析,分析了该尾矿库坝的应力变形特性,对不同堆积高程、不同工况下尾矿库坝的安全稳定性进行计算分析。此外采用拟静力法对地震荷载作用下尾矿坝的稳定性进行分析。结果表明,粗尾矿料会呈现出剪胀和软化力学特性,而细尾矿料则无明显剪胀;尾矿坝坝体内以压应力为主,坝体表面出现小范围拉应力区;高堆积高程,坝体倾向于发生深层滑动,坝体最小安全稳定性系数较大;干滩长度增大明显提高坝体稳定性;最后对该尾矿库的安全运行提出了一些针对性措施及建议。     

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。     

基于流固耦合理论某尾矿坝失稳特性及稳定性分析

选用典型的尾矿库工程实例,采用流固耦合和强度折减法相结合对其尾矿坝进行稳定性分析,确定尾矿库渗流场分布及浸润线的位置,该浸润线位置与实测浸润线位置吻合较好。建议强度折减过程中尾矿坝的失稳准则,计算安全系数,确定潜在滑裂面的位置,并与极限平衡法计算出的安全系数及临界滑裂面位置进行比较,表明强度折减法得出的结果与Bishop法结果接近,流固耦合-强度折减法在尾矿库稳定性分析的可行性。在该基础上研究尾矿坝潜在的失稳模式,将尾矿坝潜在的失稳模式分为局部失稳和整体性失稳两种,局部失稳为尾矿坝的部分坝面发生滑移,整体失稳为整个尾矿坝坝体发生失稳,并分析导致该尾矿坝两种失稳模式的主要因素,认为浸润线埋深过浅是导致局部失稳的主要原因。     

基于数值模拟的赤泥堆场坝体渗漏特性分析

以某拟建赤泥堆场为研究区,选取合适的模拟计算参数及边界条件,在平面应变条件下,建立流体模型,利用FLAC~(3D)软件模拟坝体在无防渗、部分防渗、全部防渗设计条件下孔隙水压力分布、滤液渗流路径、渗漏量等,为该尾矿库的防渗设计提供技术依据。模拟结果表明:该软件能较好的模拟赤泥堆场尾矿坝渗漏情况,库区渗漏特性明显,因此为防止环境污染及保证尾矿坝的稳定性,应采用坝体和库区完全防渗措施,并应采用合适的防渗材料。此方法可为尾矿库安全防渗设计提供参考依据和指导施工。     

降雨条件下尾砂干式堆存稳定性研究——以陕西凤县三里河尾矿库为例

尾砂干式堆存技术初现于1960年前后,由于技术不成熟等原因发展较为缓慢,直至2000年前后,其经济节能的优点才逐渐被重视,进而被国内外各大企业应用。如今尾砂干式堆存筑坝工艺已逐渐成熟,实践经验日益丰富,因此对干式堆存的尾矿坝在强降雨条件下形成地表径流入渗使坝体稳定性降低的研究具有一定的实际意义。本文以陕西二里河铅锌矿三里河尾矿库为研究对象,采用有限元数值软件Geostudio对该尾矿坝坝坡稳定性进行数值模拟,并对渗流稳定性进行研究,结果表明:降雨作用导致的尾矿含水量、容重的变化会直接引起尾矿砂孔隙水压力、粘聚力之间的变化,进而对尾矿库的稳定性造成影响,少量降雨对尾矿的稳定性起积极作用,降雨量超过一定限度后尾矿坝的安全系数将会迅速降低。对于干式堆存尾矿库,进行稳定性分析时应考虑降雨入渗的影响,防止由于降雨入渗引起坝体浸润线的升高而出现大面积的失稳。     

美国矿山尾库建设的经验与借鉴

经验：设计标准高、工程质量好首先是尾矿库设计方面。尾矿库的洪水设计标准高,最低标准为百年一遇的洪水,大中型库均需按最大可能洪水或1／2最大可能洪水进行设计;尾矿坝设计稳定性安全系数高,规定标准为1．5,大于我国的标准;尾矿库上有或库外一般设截洪设施,最大限度减少入库洪水量;尾矿库内保持较长的干坡段,尽力降低库内水位,使水面远离坝体;     

某尾矿坝扩容抗滑稳定性分析

用瑞典圆弧法对某尾矿坝的抗滑稳定性进行了计算分析,得到了不同坝体高程和不同运行情况下尾矿坝的抗滑稳定性安全系数。结果表明浸润线对坝体稳定性的影响很大,当浸润线位置较高,坝体趋于饱和状态时,坝体稳定性降低很多。同时根据抗滑稳定性的计算分析结果,对尾矿坝的治理提出了一些建议。     

考虑化学淤堵作用的尾矿砂渗透系数变化规律研究

尾矿库的浸润线对坝体的稳定安全至关重要。尾矿坝体内的化学淤堵会使介质渗透系数减小,坝内地下水位升高,增加渗流破坏发生的可能性。因此,研究化学淤堵对尾矿砂渗透系数的影响规律显得尤为重要。以栗西尾矿库为研究对象,通过现场调研和室内试验相结合的方式,分析了不同浓度的二价铁离子溶液对均质尾矿砂渗透系数的影响规律。结果显示,栗西尾矿库排水设施周边伴有化学淤堵现象发生;粒径为0.315 mm的砂粒质量占尾矿砂总质量的38.82%,比重最大;尾矿废水中二价铁离子的浓度为0.13~0.49 mg/L;二价铁离子引起的化学淤堵使尾矿砂渗透系数的变化规律符合指数函数,其中浓度为0.4~0.5 mg/L、0.2~0.3 mg/L工况下渗透系数的变化过程比较接近,二价铁离子浓度为0.3~0.4 mg/L工况下化学淤堵发生最为迅速,稳定时间最短。     

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。     

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。     

尾矿库边坡时变分析模型及其应用

尾矿库边坡稳定性多以单一安全系数为评价指标,难以反映外界条件变化的过程中尾矿库边坡稳定性演化的全过程特征。针对这一问题,提出尾矿库稳定性的时变分析方法,以安全系数时程曲线分析尾矿库边坡稳定性。以尾矿库工程实例为研究对象,建立时变分析模型进行数值模拟。研究在不同降雨入渗、库水位变动以及二者耦合条件下边坡安全系数随时间变化的规律。研究结果表明,不同强度的均匀降雨影响下,6 h以后安全系数下降速率大致相当,6 h以内雨强越大,安全系数下降越快。降雨雨型将影响安全系数变化轨迹,研究较为广泛的均匀雨型并不是最危险雨型。边坡安全系数变化滞后于库水位变动,滞后效应随水位上涨速度的减慢、下降速度的加快和涨幅的减少而减弱。耦合条件下尾矿库边坡安全系数减小将加剧。研究成果对尾矿库设计和运营具有重要意义。     

Dynamic characteristics of tailings reservoir under seismic load

Earthquake is one of the most important factors that leads to the liquefaction of tailings and to the instability of the tailings reservoir. Therefore, it is of great practical significance to study the instability mechanism of the tailings reservoir under seismic load. In this study, the dynamic characteristics of the tailings reservoir under seismic load were investigated by carrying out a model test on the dynamic characteristics of the tailings dam. A model test of tailings dam failure and the dynamic characteristics model of the tailings reservoir under seismic load were established. Additionally, the dynamic characteristics under a seismic load were investigated. Additionally, the correctness of the dynamic characteristics model of the tailings reservoir was verified by numerical calculation. Researches show that with the increase in input peak acceleration, pore water pressure, earth pressure, and the horizontal and vertical displacements of the dam monitoring points are gradually increased. However, the acceleration amplification factor shows a declining trend. In the process of increasing the input peak acceleration, the saturation line and the lifting speed increases gradually. There is no obvious slip surface in the failure of the tailings dam, and the overall sliding is shown by the failure mode. The tailings reach each of the downstream sections. The mud height increases to the peak value, and then decreases gradually until stagnation. The results of this study can provide the theoretical basis and reference values for the stability analysis of a tailings reservoir under a seismic load, and the results are of great significance for controlling the risk factors in the operation of tailings reservoir, reducing the risk of tailings production safety, preventing the occurrence of tailing pond accidents, protecting the property safety of the downstream residents and enterprises, maintaining social stability around the reservoir area and creating a good ecological environment.     

滑床渗透性对超覆型库岸老滑坡稳定性的影响

超覆型库岸老滑坡滑床前缘大多发育一砂卵石层,该砂卵石层的强渗透性将影响滑坡渗流场,从而影响滑坡的稳定性.以三峡库区万州中学老滑坡为例,在确定该滑坡中地下水作用模式为承压水含水层作用模式的基础上,假定砂卵石层的4种不同渗透系数,来研究在库水位波动条件下,滑床砂卵石层渗透性对滑坡稳定性的影响.分析表明,超覆型老滑坡砂卵石层的渗透系数不同,滑坡中浸润线也不同,渗透系数越小,浸润线越低,滑坡中地下水相对库水位的滞后效应越明显;库水位上升阶段、高水位运行阶段和下降初期,万州中学老滑坡各级滑坡的稳定性系数随砂卵石层渗透系数k2的增大而减小;库水位稳定在150 m时,老滑坡整体稳定性随k2的增大而增大,k2的变化对次级滑体和三级滑体的稳定性影响不明显.这对于库区老滑坡的复活和监测预警工程有较强的应用价值.     

考虑前期降雨过程的边坡稳定性分析

基于三峡库区实测降雨资料,研究了不同初始条件对不同土体边坡稳定性影响,建议了能够反映边坡含水状态的初始条件选取方法。在此基础上,采用非饱和渗流分析方法研究了前期降雨对不同土体边坡稳定性影响,以典型的砂土和黏土边坡为例初步探索了前期降雨对边坡稳定性影响规律。结果表明：初始条件对不同土体边坡稳定性影响不同;建议将多年平均降雨量对应的稳态渗流场作为初始条件进行非饱和渗流分析。边坡土体渗透系数越低,边坡稳定性受前期降雨的影响越大、影响时间也越长。砂土和黏土边坡稳定性分析时建议至少考虑15 d以上的前期降雨,对于砂土边坡还应根据这15 d前面5 d的降雨情况确定是否需要增加计算天数。短历时高强度前期降雨对砂土边坡稳定性影响更大,而长历时低强度前期降雨对黏土边坡稳定性影响更大。累积前期降雨量可以作为判断边坡最小安全系数出现时刻的依据。砂土边坡出现最小安全系数时刻与10 d累积前期降雨量最大的时刻较为吻合,而黏土边坡则与15 d累积前期降雨量最大的时刻较为吻合。     

基于水-岩相互作用的泥岩库岸时变稳定性分析

为探寻云南省富宁港区泥岩库岸在水-岩相互作用下的稳定性演变规律,通过富宁港区一期工程现场采集泥岩试样,经过不同次数的干湿循环后,进行常规三轴压缩试验。将得到的岩石抗剪强度参数进行工程转换,经回归分析后构建泥岩岩体综合抗剪强度参数概率分布的时变模型。结合极限平衡法和可靠性理论,得到水-岩相互作用下泥岩库岸中值安全系数、可靠度及可靠安全系数的时变规律。分析结果表明,在水位反复升降作用下,综合二元指标的可靠安全系数能更合理地分析泥岩库岸稳定性;库岸整体稳定程度呈现出非线性衰变特点;库岸最危险滑动面表现为由内向外的渐进性破坏。以试验为基础,提出的泥岩库岸时变稳定性分析方法为研究水位周期性涨落下库岸的稳定性演变规律提供了一条有效途径。     

路堤边坡稳定可靠度计算中的模型不确定性分析

基于均质路堤边坡Monte Carlo法的稳定可靠度计算,分析了临界滑面搜索策略和稳定分析方法两类模型不确定性对边坡可靠度的影响特性,讨论了边坡失效概率随土工参数变异性的变化规律。研究表明,选用不同的临界滑面搜索策略所得可靠度结果差异不大,参数滑面法（overall slope）的失效概率略大于均值滑面法（global minimum）,但差别对边坡稳定性分析没有实质性影响;土性参数变异水平是影响边坡可靠度的最重要因素,边坡在相同设计参数安全系数下的可靠度指标随参数变异性增大而急剧降低;不同稳定性分析方法对应的安全系数概率密度函数曲线形态基本一致,但失效概率差异明显,因此目标可靠度指标取值应与稳定性分析方法相适应。提出的考虑土工参数变异水平的安全系数取值修正原则,对改进确定性设计的边坡稳定分析技术有积极意义。     

基于影响因素分布模型的滑坡稳定性敏感分析

提出了基于影响因素分布模型的滑坡稳定性敏感分析方法,该法用于分析影响因素在整个定义域内对滑坡稳定性的敏感程度,以滑坡影响因素为子序列,以其稳定性系数为目标序列,根据子序列的累积分布函数求影响因素区间概率函数,与目标序列差值乘积加和得到敏感性综合决策值。以三峡库区奉节县太山庙滑坡为例,经类比统计得到滑带土抗剪强度参数的分布函数,通过经验分析得到地震水平加速度和库水位变化的分布函数,应用该法计算得到影响因素中对滑坡稳定性最敏感的因素。以内摩擦角为例,分析了影响因素方差与滑坡稳定性敏感分析结果的关系。     

基于可靠性理论抗滑桩设计体系的研究

抗滑桩设计的常规方法是建立在定值基础上的,未能考虑计算参数的随机性与变异性,故在抗滑桩设计中存在局限性：一是不能给出抗滑桩设计的边坡安全度;二是设计中过分保守,造成浪费。可靠性分析法考虑了计算参数的随机性,用严格的概率来度量边坡的安全度,弥补了上述传统抗滑桩设计中存在的不足。基于可靠性分析法,以传统边坡稳定性计算公式为基础,建立了抗滑桩设计的边坡稳定性评价模型,并且运用蒙特卡罗法,采用单参数敏感性分析方法,分析抗滑桩设计各参数对边坡安全系数及可靠性指标的影响。结果表明,岩土体抗剪强度参数、岩土体重度、抗滑桩直径等因素对可靠性指标影响较明显,边坡安全系数对岩土体重度、抗滑桩有效长度、抗滑桩直径等随机变量较敏感。