铁岭柴河1#尾矿坝数值模拟及其稳定性分析

铁岭柴河1#尾矿坝位于辽宁省开原市靠山镇猴石社区的关门山沟内,由初期坝和尾矿堆积坝组成。本文在该尾矿坝现场勘察的基础上,将坝体实测主轴剖面进行合理地概化和延伸,建立有限差分数值模型,并以Duncan—Chang双曲线模型来反映尾矿坝岩土体应力—应变本构关系,对处于正常运行条件下的坝体进行数值分析,从而揭露坝体内部应力状态,同时在数值分析结果的基础上,采用基于极限平衡理论的条分法——Fellenius法和Biship法对尾矿坝的稳定性进行计算,从而实现对尾矿坝稳定性的定量分析,对尾矿库的安全生产具有重要指导意义。     

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。     

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。     

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。     

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。     

大型高尾矿坝灾变机制与防控方法

大型高尾矿库隐患治理是"十三五"期间遏制重特大事故的重要任务和重点工程之一。高应力下尾矿材料的细观结构和宏观力学特性演化、大型尾矿坝沉积规律及复杂条件下高尾矿坝的劣化理论是其中的关键问题。为揭示尾矿细观结构特性,对尾矿材料进行了光学显微镜观察、电镜扫描和CT扫描处理,建立了尾矿材料的三维重构模型;为揭示高压下尾矿材料的力学特性,对尾矿进行了高应力三轴试验、高应力渗透固结联合试验,研究了高应力下尾矿材料的强度、渗透和固结特性;为揭示尾矿的沉积特性,进行了尾矿材料的大型模型试验,得到了矿浆流动、淤积形态、尾矿料物理力学性质的空间分布以及夹层结构在空间内的分布规律;为揭示高尾矿坝的失稳机制,通过理论分析与数值模拟,对高压下尾矿的强度准则进行了讨论,高尾矿坝的稳定性分析建议使用强度折减法;为揭示尾矿的排渗设施淤堵机制与服役性能,进行了尾矿-土工布渗透试验以及微观观测,发现细粒尾矿更容易产生物理淤堵,且化学淤堵程度与溶液中离子的种类和浓度有关;为了推进尾矿坝风险管控技术,搭建了尾矿库重大风险评估监测系统平台,以便实现尾矿库基础数据的提取、实时风险预警等智能化功能。通过以上坝体劣化理论研究、溃坝灾害评估与预警,提升了我国大型高尾矿库筑坝与灾害防控水平。     

某尾矿库勘察中尾矿砂的动强度研究

尾矿库用以堆存金属或非金属矿山排出的尾矿或工业废渣,一旦失事,容易造成重特大事故。尾矿库的安全已经成为一项重要研究内容。尾矿主要为细砂、粉砂等无黏性土,常处于饱和状态,在地震作用下容易发生液化并造成尾矿坝的破坏。以某尾矿库为例,采用动三轴的方法对尾矿砂的动力特性进行研究。对土样施加不同的围压,在振动循环条件下使土样达到破坏标准,以得到应力、应变、振动次数关系曲线;应用摩尔-库伦理论,便可以求出土在动力作用下的动黏聚力(c_d)与动内摩擦角(φ_d)的值。试验结果表明:土的动强度随振动次数的增加而降低,随围压的增加显著提高。通过试验得出的动强度参数,给出勘察指导结果,为下一步尾矿库设计提出理论依据。     

温庄尾矿库堆坝模型试验及坝体稳定性分析

以温庄尾矿库为工程背景,通过室内堆坝模型试验,获得到了在坝体堆积过程中尾矿颗粒在库内沉积分布特征、浸润线的变化规律等基础资料。在此基础上,以多孔介质有效应力理论为依据,建立了多孔介质流-固耦合数学模型,利用有限元软件ABAQUS对该库尾矿坝的应力场与渗流场进行了分析,获得了坝体内的应力场及孔隙压力的分布规律,研究成果可为尾矿库的设计、施工和安全生产提供技术支撑。     

甘肃徽县通天坪金矿尾渣堆场变形原因分析

2008年"9.8"山西襄汾尾矿溃坝事故造成281人遇难的特大灾害给中国尾矿坝(库)的安全管理烙上了一次深刻的印记。据有关研究,尾矿溃坝事故造成灾害的主要原因是坝体的稳定性不足和违规建设等。笔者以通天坪金矿尾矿坝(库)为例,进行库坝稳定性、建设程序和安全防治措施分析,以增强对尾矿库建设安全和管理的重视。甘肃徽县通天坪金矿尾渣堆积坝地基土为强度很低的粉质黏土,承载力特征值为80~100kPa,高度20.0m,初期坝采用粉质黏土堆筑,后期的堆积坝以初期坝为基础,生产期间用压滤干尾砂采用上游式尾矿筑坝法堆筑。尾渣堆场地段地下水较丰富,地下水位埋深在地表附近呈溢出泉出露,坝基土和坝体均为持水性强、渗透性差的黏性土体,不仅地形呈约为10°的斜坡,坝基土体也呈5°~10°倾斜状分布。由于对软弱的地基土未做处理,坝基和坝体排水措施不力,导致投入运营不久坝体和坝前地表发生隆起、开裂、塌陷等变形破坏,严重影响了坝体的正常使用。经后期的补充勘察,提出的地基加固、坝体排水等补救措施实施后,经近2年的监测,坝体稳定,运行正常。     

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。     

龙都尾矿库地下渗流场的数值模拟分析

利用2D-FLOW计算软件,对龙都尾矿库在不同条件下的渗流进行了模拟计算。其中,初期坝按透水和堵塞两种情况,干滩面长度分100,200,300 m三种情况考虑;同时,首次考虑了大气降雨对尾矿坝渗流场的影响,分别计算了50,100,200 mm/d三种雨型。通过计算,获得了龙都尾矿库在不同条件下地下渗流的变化规律。从计算结果中发现,如果初期坝被堵塞,则坝体浸润线会抬高,与尾矿堆积坝坝面相交,并从坝面溢出,对坝体的稳定性产生不利影响;干滩面距离的长短对坝体浸润线有影响,但均不会与堆积坝坝面相交,不会从坝面溢出;大气降雨对坝体的渗流影响较大,从模拟计算中可以看出,大气降雨越大,浸润线抬升越高,对坝体的稳定越不利。     

初期坝渗透性对尾矿库浸润线位置影响的定量分析

基于对云南某拟建尾矿库渗流场的数值模拟,统计分析了初期坝与堆积坝不同渗透系数之比下浸润线位置,发现初期坝渗透性与尾矿库浸润线的埋深并不是简单的线性增长关系,而是当初期坝渗透系数高出堆积坝三个数量级以上时,浸润线埋深趋于稳定,并由此建立了二者的关系函数。经过正、反验证计算,证明该关系函数是正确的,为尾矿坝的设计施工提供了依据。     

中国冶金建设集团武汉勘察研究总院(原冶金工业部武汉勘察研究院)

中国冶金建设集团武汉勘察研究总院(原冶金工业部武汉勘察研究院)始建于1955年11月,隶属于中国冶金建设集团公司,是全国勘测标准化主任委员单位,具有对外经营权,并在1999年一次性通过了ISO9002质量体系认证。现有职工1000余人,各种专业技术人员600余人,其中国家勘察大师2人,国家级专家8人,教授级高工13人,中高级工程师360余人。 该院是以工程勘测和岩土施工为主体的科研生产单位,下设:测绘、岩土工程勘察、水文地质勘察及凿井、岩土工程设计、施工、监理及咨询等主专业和其它辅助生产部门。在水文地质勘察、基坑深井降水、水平垂直联合排渗降低尾矿坝区浸润线进行尾矿坝加固以及水泥粉煤灰钢渣桩处理湿陷性黄土地基技术等方面均处于全国领先地位。     

攀钢发电厂麻地湾灰场初期坝及堆积灰体工程地质特征研究

分级分期灰渣筑坝是近年发展起来的山谷贮灰场建设的一种新型技术,是为了满足燃煤电厂贮灰年限和调节洪水的要求的一种新型设计.为满足分级分期灰渣筑坝的设计要求,分析评价初期坝的稳定性与先期粉煤灰灰体堆积特征是构筑分级子坝的重要基础.本文通过水文地质及工程地质调查与岩土工程勘察探讨了麻地湾灰场子坝加高所涉及的相关岩土体的工程地质特征与场地水文地质特征,据此对分级子坝加高的工程地质条件进行了适宜性评价,并通过对堆积灰体物理力学试验分析了粉煤灰灰体的堆积特征与压实程度,为子坝加高设计提供了可靠参数.     

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。     

某大型尾矿库坝体勘察新技术及尾矿砂土工程特性初步研究

通过对某大型尾矿库坝体勘察新技术、新工艺和尾矿砂土沉积环境、固结特征分析以及对尾矿砂土的静力、动力物理力学性质进行大量的试验研究,分区研究了淋滤固结、化学固结作用的特征,建立了3种固结作用在尾矿砂土静力抗剪强度(T值)中权重分配的计算式,揭示了尾矿砂土的静力、动力基本特性.在岩土工程理论研究及实践应用上具有较重要的意义.     

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。     

龙井市天宝山矿立山尾矿库地质环境恢复治理方案

龙井市天宝山立山尾矿库,由于企业破产尾矿库对周围环境造成严重危害,需对尾矿库、尾矿坝、排水工程、尾矿碴粉尘污染、水污染进行治理。     

尾矿堆积坝透镜体分布状态研究

尾矿堆积坝中尾砂透镜体具有复杂的分布状态，对坝体的稳定状况有极大影响。根据工程地质勘察所揭露出的透镜体长度信息，定义了一个分布系数米描述透镜体分布状态，并对德兴铜矿2^#尾矿坝、永平铜矿1^#尾矿坝、安徽某铜矿尾矿坝及银山铅锌矿尾矿坝主剖面进行了分析。结果表明，分布系数能较好地反映出尾矿堆积坝的沉积状况，即分布系数值越大，尾矿坝的沉积状况越好：分布系数与尾矿土的不均匀系数成正相关，与粉砂不均匀系数有定量的关系。这些结果对尾矿坝工程地质勘察资料的分析及尾砂沉积规律的认识可能会有重要意义。     

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。