有限元分析在尾矿库渗流及抗滑稳定工程实践中的应用

某新建尾矿库初步设计拟采用一次性筑坝,坝型为碾压式土石坝,为评价设计方案的合理性以及尾矿库的安全性,采用有限元方法对尾矿库渗流稳定性和抗滑稳定性分析计算,结果表明,尾矿坝采用的渗控体系能够满足大坝的防渗要求,坝体上游侧的HDPE土工膜起到了较好的截渗效果,库内浸润线分布规律合理,下游设计排渗系统起到了较好的排渗效果;在正常蓄水位、最高洪水位和地震等3种工况下,尾矿坝下游边坡的抗滑稳定性均满足规范要求,设计方案合理可行。     

基于动力离心试验的软基尾矿库地震响应研究

基于离心机振动台,分别针对典型软基尾黏土尾矿库及加高扩容后的尾矿库开展了动力离心模型试验,重点探究了加速度分布规律、软土及尾矿内部孔压变化规律以及“软基?库内尾矿?尾矿坝”系统的变形规律等内容。试验结果表明：软基对地震动的放大效应较为微弱,而坝体加速度沿高程逐渐放大,高层子坝加速度响应最为强烈,加高扩容后的现坝顶加速度响应可达原坝顶的2.2倍;地震作用下软土与库内尾矿内部均会产生一定的孔压增量,但未达到液化状态。地震动强度、软基及库内尾矿的固结状态对尾矿库的变形模式影响较大。当固结不充分时,在强震作用下易发生尾矿的水平滑移,进而造成坝顶及下游软土隆起。在固结较为充分且地震动强度较弱的情况下,变形模式以震陷为主。该试验成果将为此类尾矿库的动力稳定分析及抗震加固设计提供一定参考。     

某尾矿库排渗功能恢复方法

由于某尾矿初期坝已基本失去原有的设计排渗功能,随着尾矿库库内尾矿的不断积聚,其工程问题日益突出,主要表现形式为散浸和集中渗漏,症状为坝面坝前沼泽化、管涌和流土。本文简要介绍了该尾矿库采用垂直排渗-盲沟联合排渗技术的处理方案,及其达到的效果。     

西藏某尾矿库坝址区工程地质条件与渗漏评价

尾矿库是矿山的重大危险源,而尾矿坝是组成尾矿库的要素之一,尾矿坝的稳定性状况直接关系着整个尾矿库的安全。该坝址区属中高山河谷地貌,通过对坝址区进行工程勘察,查清了该场地地层构成及工程特性,通过分析钻孔注水试验、压水试验和试坑渗水试验数据,得出了场地水文地质参数,对坝基地基承载力、坝基渗漏及渗漏稳定性进行了评价,并提出坝基渗漏处理方案。     

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。     

洮河流域水化学特征及其时空变化研究

以洮河流域河水为研究对象,通过对2018年每隔1月洮河干流及支流博拉河和广通河采样点的河水进行水化学研究,揭示了洮河流域河水的水化学组成,探讨了其水化学性质时空变化。结果表明：洮河流域水质偏碱性,干流上游pH值小于下游,并在枯水期都比丰水期为大;矿化度呈枯水期比丰水期小,河水属于中等矿化度水和适度硬水;总硬度、电导率呈枯水期比丰水期大;HCO₃^-、Ca²⁺、Na⁺、Cl^-、SO₄^2-、CO₃^2-含量呈枯水期比丰水期大;干流上游HCO₃^-、Ca²⁺、CO₃^2-含量大于下游,干流上游Mg²⁺、K⁺、Na⁺、Cl^-、SO₄^2-、MnO₄<...     

某磷石膏尾矿库堆积坝渗透稳定性分析

随着尾矿库堆积坝高度的增加,库内的地下水渗流场将发生改变,当尾矿堆积坝处的实际水力梯度大于临界水力梯度时,尾矿库堆积坝将产生渗透变形或失稳破坏。为了预测某已建磷石膏尾矿库堆积坝的渗透稳定性,本文运用地下水位计水位恢复试验去确定磷石膏尾矿渗透系数并计算水力梯度,同时采用Geo-studio软件中的SEEP/W模块分析磷石膏堆积坝在不同工况下的渗透稳定性。计算和分析结果表明当堆积坝处于945m堆积高程,在无干滩和100m干滩情况下,实际水力梯度分别为0.784和0.583;当堆积坝处于960m堆积高程,无干滩情况下,实际水力梯度为0.692,在以上两种情况下,堆积坝渗出点高程高于初始坝高程,堆积坝将出现流土变形,坝体处于不稳定状态。当堆积坝处于960m堆积高程100m干滩时,堆积坝上无渗出点,堆积坝处于稳定状态。分析研究结果对该尾矿库的安全运行和维护管理提供技术依据,同时为同类型尾矿库堆积坝渗透稳定性评价提供参考。     

尾矿库筑坝期三维渗流分析

尾矿库坝体的稳定性分析需充分考虑地形的复杂程度与边界的不规则程度,从而建立尾矿库的真实三维渗流场。利用SVOffice软件在不概化地形及边界的条件下构建尾矿库的真实渗流域,模拟了最后一期填筑在正常高水位（427.77 m）及汛期最高洪水位（434.50 m）两种工况下的三维瞬态渗流场。结果显示：两种工况下,尾矿最大日排水量均为6 100 m³,此时,堆积坝两侧浸润面均有溢出,远离排水井一侧的溢出范围更大,这主要是受渗流域的影响;库内初始水位对筑坝期渗流场的分布存在较大的影响,汛期洪水位筑坝初期浸润面位置最高。由模拟结果设计了5条排渗盲沟,保证了浸润面在堆积坝任何部位均未溢出。     

江西宜黄县新源铁矿尾矿库稳定性分析

通过对江西宜黄县新源铁矿尾矿库的工程地质勘察,进行了钻孔揭示及大量钻孔原状土样的试验,对尾矿库作了稳定性分析,以便安排尾矿排放和采取安全营运措施。勘察结果认为,尾矿坝已运行多年,未见有塌陷和异常现象,质量应属良好,但尾矿坝坝顶标高已接近最终设计标高,有可能失稳。尾矿库稳定性及扩容的可行性必须经设计论证。并提出了各类沉积尾矿的物理力学参数建议值。     

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。     

安徽铜陵某矽卡岩型铜尾矿工艺矿物学研究

为寻求实现矽卡岩型铜尾矿资源回收利用的研究思路，本文以铜陵水木冲尾矿库矽卡岩型铜尾矿为研究对象，采用化学分析、X射线衍射分析(XRD)、矿物学自动分析系统(MLA)等手段进行详细的工艺矿物学研究。结果表明：该尾矿中含Cu 0.142%、Ag 0.12×10^-6、Ga 16.4×10^-6,Se 13×10^-6；主要金属矿物为黄铜矿、黄铁矿和磁黄铁矿，非金属矿物为石榴石、石英、长石、方解石等；黄铜矿解离度约为15%，多与石英、长石和辉石连生，黄铁矿和磁黄铁矿解离度相当，约为50%，两者交生产出，或与辉石、长石、石英和方解石连生，石榴石解离度约为50%，多与辉石、长石、石英和方解石等连生。     

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。     

精细地形下的尾矿坝稳定性及溃坝模拟分析

目前在尾矿坝稳定性和溃坝模拟分析方面,对溃口位置及水砂的流动状态难以做出准确判断。将尾矿坝稳定性和溃坝模拟有机结合,采用FLAC3D计算正常水位、洪水位、漫顶水位三种工况下尾矿坝稳定性,并利用Rhino与Fluent建立尾矿库及下游精细地形,开展尾矿库溃坝水砂在不同时刻及不同地形下的流动状态研究分析。结果表明:（1）浸润线的埋深随尾矿库水位的升高而变小,由正常水位升高至洪水位时浸润线埋深下降5～8 m,漫顶水位时坝顶浸润线沿坡面向下运移约8 m;（2）库水位对剪切带及尾矿坝稳定性有显著影响,从正常水位到洪水位时,剪切带纵向上不断向坝体内部延伸,横向上不断向坝脚延伸,剪切应变率增大为5.78×10?5,尾矿坝稳定系数由1.80下降至1.32;（3）达到坝顶时剪切带急剧缩短,而剪切应变率进一步增大为3.32×10?4,尾矿坝稳定系数由1.32下降到1.18。溃坝水砂的流动状态受地形影响明显,在山谷中表现为范围减小、流速增大的汇聚流动,在平坦农田处表现为范围增大、流速减小的发散流动特点。     

某尾矿库工程渗透性分析

对尾矿库的的渗透性进行分析,通过钻孔和井探针对不同岩性分别作注水试验、渗水试验、抽水试验及压水试验得出渗透系数,解决尾矿库的渗漏问题。在运营过程中做好库区排水措施,增加库区水向下游排泄量,并在下游地段或泉眼处做好地下水位监测及水质监测工作,以防库区含金属离子造成地下水污染。     

喜马拉雅山珠峰绒布冰川流域径流模拟

基于2009年5-10月喜马拉雅山北坡珠峰绒布冰川流域实测水文气象数据、 50 m分辨率DEM和中国第一次冰川编目资料, 在HYCYMODEL水文模型中加入冰川消融子模块, 模拟了绒布冰川流域径流过程.冰川消融子模块以海拔5 180 m基站的实测日气温、 日降水作为模型输入, 把气温、 降水插值到该流域40个高程带中, 分别计算各高程带的冰川消融和裸地蒸发, 并考虑液态降水对冰面的加热作用.野外气象观测表明: 2009年5-10月流域海拔5 180~5 750 m内, 月气温递减率在0.63~0.73 ℃·(100m)^-1之间, 均值为0.70 ℃·(100m)^-1; 同期降水观测显示, 海拔5 180 m以下降水梯度为-7.3 mm·(100m)^-1, 该高度之上降水梯度为22 mm·(100m)^-1. HYCYMODEL水文模型的敏感性检验表明, 该流域径流变化主要受气温影响, 降水变化引起的径流变化较小, 气温和降水变化对流域径流的影响是非线性的.     

额尔齐斯河源春季水化学及稳定同位素特征研究

基于2018年4月额尔齐斯河源至富蕴段的河水样品, 综合运用Gibbs图、 Piper三线图、 相关矩阵分析等方法对河水中主要的化学离子、 pH值、 电导率、 TDS和氢、 氧稳定同位素等物理化学指标进行了分析。结果表明： 额尔齐斯河源春季河水呈弱碱性, TDS平均值为72.02 mg·L^-1, 整体属于低矿化度水。河水中主要离子浓度序列为HCO₃^- > SO₄^2- > Ca²⁺ > Na⁺ > Cl^- > NO₃^- > Mg²⁺ > K⁺, 其中HCO₃^-、 SO₄^2-和Ca²⁺是最主要的阴阳离子。水化学类型从库依尔特河的HCO₃^--Ca²⁺型转变为额尔齐斯河富蕴段的（HCO₃^-, SO₄^2-）-Ca²⁺型。从源区至富蕴段各离子含量整体呈增大趋势, 但其增加过程受到复杂因素的影响而出现差异。河水离子主要受水-岩风化作用控制, 且以碳酸盐岩（石灰岩、 白云岩）为主的风化水解是离子的主要来源, 其次是长石类矿物的风化, 还包括下游人类活动的离子输入等。δD和δ¹⁸O沿程逐渐增大, 在下游出现了富集现象。     

西藏某尾矿库库区渗漏性分析

石灰岩地区修建尾矿库可能会引起渗漏问题。通过某工程实例中采用的工程地质、水文地质等多手段查明库区地质情况,应用裘布依公式及建立数值模型的方法进行计算、评价、分析灰岩渗漏,阐述在岩溶发育的复杂地带进行尾矿库建设应引起高度重视,提出针对实际情况进行相应的治理、预防,避免库区运营后出现尾矿水的渗漏,一旦发生渗漏可能会对下游的水质、环境进行污染破坏,引起生态环境的不平衡,将造成重大的经济损失。     

某化工厂土壤与地下水Cr6+污染分布及健康风险

为掌握某化工厂Cr⁶⁺污染状况及风险水平,在研究区布设土壤与地下水采样点各19个,测定Cr⁶⁺含量,分析污染特征与成因,并开展健康风险评估。结果表明：表层土壤(0～0.5 m)Cr⁶⁺超标率为42.11%,其浓度随深度增加总体上降低,但在地下水位附近(15～20 m)回升,主要因长期淋溶作用使污染物向下迁移至含水层位富集。浅层地下水Cr⁶⁺超标率为73.68%,深层地下水超标率为37.50%。整体而言该区土壤和地下水Cr⁶⁺污染形势不容乐观,应开展水土协同治理。空间上表层土壤Cr⁶⁺分布受人类活动影响,与投产期厂内功能区的划分相关性较低。地下水Cr⁶⁺受水动力场影响,表现为西北高东南低,污染羽中心向下游方向迁移。土壤致癌风险均值为1.85×10^-6,介于10^-6～10^-4,风险中等,应引起必要重视。非致癌风险低于1,无慢性毒害影响。经口摄入土壤为主要暴露途径。地下水致癌...     

疏勒河源区水化学特征及其控制因素分析

以疏勒河源区为研究区,自2018年12月至2019年11月分别采集河水、泉水和雪样样品44个、4个和7个,综合运用Piper三线图、Gibbs图、离子比值法定性分析不同水体水化学特征及控制因素,利用质量平衡法（正向地球化学模型）量化不同来源对不同季节河水水化学成分的贡献率。结果表明：疏勒河源区不同水体水化学特征存在差异,TDS含量为泉水>河水>冰川融水>雪水,河水水化学类型冬季为HCO₃^--Mg²⁺?Ca²⁺型,春季为HCO₃^--Ca²⁺?Mg²⁺?Na⁺型,夏、秋季均为HCO₃^--Ca²⁺?Mg²⁺型,泉水和雪水分别为HCO₃^--Ca²⁺?Mg²⁺型、HCO₃^--Ca²⁺型;受多种因素共同影响,不同季节河水主离子时空变化均存在差异;河水和泉水水化学组成受岩石风化作用控制,主离子来源于以白云石为主的碳酸盐岩风化、硅酸盐岩风化和盐岩、石膏、硫酸盐矿物等蒸发岩溶解;正向地球化学模型计算结果表明冬春季河水阳离子主要来源于硅酸盐岩风化溶解,夏秋季碳酸盐岩对河水阳离子贡献率大于硅酸盐岩,总体河水阳离子主要来源于碳酸盐岩和硅酸盐岩风化。     

分形模型在黑龙江漠河地区金矿成矿预测中的应用

以漠河地区4 830个样品的化探数据为基础,采用“Ｃ-Ａ”(含量-面积)分形模型,通过对Au、Cu、Zn、Pb分维计算,揭示出各元素空间分布的分形结构特征和无标度区范围,得出Au、Cu、Zn、Pb元素化探异常下限值分别为3.1×10^-9、28.1×10^-6、114.1×10^-6、28.4×10^-6,圈定出33个金异常区。根据金异常区与主要地质要素及Cu、Zn、Pb异常区的关系,确定远景区分布于白卡鲁山－长缨站、笔架山－马林林场、蒙克山－防火站、富乐－阿木鲁山,共8个区域具有金矿找矿前景。预测结果表明,5个已知金矿化点落入其中2个预测区内,其余6个预测区中呈无已知矿化点,但具有找矿前景。