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。     

湖南柿竹园野鸡尾尾矿库渗流与稳定性有限元分析

本文以柿竹园野鸡尾尾矿库为依托,采用有限元方法对其渗流及稳定性进行分析。利用热流与地下水渗流有限元实现环境的相似性,模拟尾矿库的渗流场并进行分析,确定渗流浸润线及水头分布情况;对浸润线上下的土体采用不同的容重,并考虑有效应力参数,建立有限元静力分析模型,并分别从应力、滑移面、塑性区等方面对尾矿库的静力稳定性做了简要分析,同时研究探讨库区水位变化对尾矿库稳定性的影响。结果表明:在给定的计算条件下,野鸡尾尾矿库在渗流下的稳定性良好,具有较高的安全储备,库区水位变化对于该尾矿库稳定性的影响并不大。     

基于简化边界的尾矿坝浸润线解析解

浸润线的计算是尾矿坝安全状况评估的重要环节,对尾矿库安全起到至关重要的作用。为了能够用解析的方法得出浸润线,首先略掉无关紧要的部分,将尾矿坝的渗流分析区域简化为一个矩形,然后在矩形区域中选定两种符合工程实际的边界条件,最后求解渗流微分方程即求出这两种边界条件下的浸润线。求解中涉及到的偏微分方程无论是齐次还是非齐次的,都通过傅里叶级数法得到收敛的无穷级数解。该方法的突出特点就是得到的最终结果是解析解。实际应用时通过与实测浸润线数据拟合确定浸润线求解公式中的常数。通过对某尾矿坝浸润线的计算发现前面得到的公式可以用于实际浸润线的计算。     

水库滑坡地下水动态响应规律及浸润线计算模型

库水和降雨直接导致水库滑坡地下水变动,是诱发滑坡的主要因素。已有研究大多是基于监测数据探讨库水与降雨对滑坡变形的影响,未能揭示水库滑坡地下水响应规律,地下水浸润线计算模型没有同时考虑降雨和库水的影响,且模型边界条件与水库滑坡实际情况差别较大。为了揭示大型水库滑坡地下水动态响应规律,需要构建更接近实际情况的地下水位浸润线计算模型。通过三峡水库石榴树包滑坡地下水动态监测,揭示了库水水位变化和降雨条件下滑坡地下水水位动态响应规律,其地下水渗流场近似层流,滑坡前缘和中部的地下水水位与库水位几乎同步,滑坡后部的地下水水位主要受降雨影响,日降雨30 mm会引发地下水水位明显变动。在周期性库水位变化和随机降雨耦合条件下,建立了滑坡地下水非稳定渗流微分方程,解算出水库滑坡地下水位浸润线计算模型,并采用实际监测结果进行了验证。应用计算模型分析了不同工况条件下的滑坡渗流场,并得出滑坡内距前缘水平距离145 m内,库水对地下水有影响;引发地下水变动的降雨和库水位变化阈值分别为0.03,0.1 m/d,且不同的条件组合下降雨和库水位对地下水水位影响存在一定差异。     

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。     

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。     

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。     

库水位升降联合降雨作用下库岸边坡中的浸润线研究

库岸边坡中的地下水对其稳定性有重大影响,目前还没有统一的公式用来计算岸坡中的浸润线。为此,建立隔水底板呈缓倾角的均质岸坡模型,采用稳定渗流情况下的浸润线作为非稳定渗流的初始值,推导出库水位升降联合降雨作用下该模型中浸润线的近似解析解。利用Geo-Slope中的SEEP/W程序,对浸润线的近似解析解进行验证分析,结果表明,在不同库水位升降和降雨的组合条件下,由近似解析解确定的浸润线与数值模拟结果基本一致。对库水位升降联合降雨作用下赵树岭滑坡中的浸润线进行研究,利用实测浸润线验证了近似解析解的正确性,并预测了赵树岭滑坡在快速蓄水、快速蓄水＋暴雨、快速泄水及快速泄水＋暴雨4种工况下（库水位波动范围为145～175 m）浸润线的变化情况。最后,从解析解的适用条件出发剖析了近似解析解误差产生的原因,为应用浸润线解析解解决实际问题提供依据。     

基于渗流分析对某尾矿库坝体稳定性研究

渗流破坏是影响尾矿库稳定性的重要因素之一,对尾矿库工程的渗流进行研究十分必要。本文以某尾矿库工程为研究对象,通过现场勘察得到了该工程的基本状况,应用ANSYS软件对其副坝的渗流场、超孔隙水压力和渗透破坏情况进行模拟和分析。认为该尾矿库工程存在滑塌、尾矿砂液化及流土渗流破坏的可能,应该对其进行综合治理。并针对该尾矿库工程的治理提出了一些可行性建议。     

不规则隔水地质界面上覆均质土体稳态浸润线研究

地下水的分布对斜坡（滑坡）稳定性评价和治理有着重要的影响,且其影响因素较多,目前,对于下伏不规则隔水地质界面上斜坡的稳态浸润线还没有可用的解析解,特别是已知斜坡（滑坡）体上具有已知水位的情况下,准确确定已知水位之间坡体的浸润线对斜坡（滑坡）稳定性评价有重要作用,因此,下伏不规则隔水地质界面上斜坡的稳态浸润线研究是很有必要的。本文采用自由表面流的简化,推导了下伏隔水地质界面上均质土体的单宽含水层流量表达式,依据基床倾角把均质含水层流量表达式（Boussinesq方程式）分为两种：顺坡和逆坡。依据两种Boussinesq方程式,利用流体连续性原理,得到了下伏不规则隔水地质界面上均质土体的稳态浸润线方程和流量,通过与数值模拟（Autobank有限元程序）结果对比可知,本文的解析解与有限元数值模拟（Autobank有限元程序）的稳态浸润线和通过的流量基本一致。由于采用了Dupuit近似,本文的解析解与数值解存在一定的误差,顺坡的误差大于逆坡,坡度较大的误差大于坡度较小的误差,庆幸的是该近似产生的误差很小,总体来说,该稳态浸润线解析方法是可靠、稳定和合理的。     

基于浸润线矩阵的尾矿坝稳定性分析

由于尾矿坝的渗流边界条件极为复杂,采用的二维简化理论分析法的计算结果有可能与实测浸润线的结果相差较大,急需一种能较为准确预测尾矿坝浸润线位置的简易算法。在深入剖析尾矿坝浸润线影响因素的基础上,建立了浸润线叠加影响函数,归纳出与尾矿坝坝体特征相关的阶段影响因子,提出反映阶段影响因子的浸润线矩阵。运用多项式回归分析浸润线观测数据,拟合得出浸润线观测孔水位与库水位的函数曲线,求得尾矿坝浸润线矩阵。     

基于灰色算子的尾矿坝浸润线混沌研究

对于尾矿坝浸润线时间序列，通过建立一个灰色算子，来弱化坝体高度、库内水位等因素所带来的确定性影响，突出混沌特性，形成新的时间序列，对该序列进行相空间重构后，求取关联维。德兴铜矿2#尾矿坝浸润线观测数据的分析结果表明，灰色算子能较好地处理混沌问题，浸润线时间序列存在着非整数维，是一个混沌系统：对于尾矿坝安全不能进行长期预测，而需要长期监测。     

层次分析法（AHP）在尾矿库安全运行分析中的应用

尾矿库是用于堆存金属非金属矿山进行矿石选别后排出尾矿的场所,是一种高势能的人造泥石流源,一旦发生事故将会严重威胁到库区周边环境和下游居民的生命及财产安全。考虑到我国小型尾矿库数量多、安全度水平低以及尾矿库发生事故的复杂性、多样性及不确定性等特点,根据影响尾矿库安全运行的因素建立层次结构模型,运用Delphi法构造相关因素的各层次判断矩阵,应用定性与定量相结合的层次分析法进行分析,最后确定出各影响因素的权重并进行总排序。结果表明,在尾矿库运行期间排洪系统对其整体安全影响最大,其次为筑坝堆存系统、尾矿库管理与维护、回水系统和尾矿输送系统。该研究结果可以为相关单位制定合理的安全防范措施提供必要的参考价值,从而有针对性的消除各种事故隐患,提高安全管理水平,确保尾矿库的安全运行。     

尾矿库环境影响指标体系及评价方法及其应用

考虑到尾矿库事故对地质环境、自然环境和生态环境的破坏,建立了尾矿库环境影响评价指标体系,采用模糊综合层次分析模型对银山尾矿库进行了环境影响评价。该模型采用反映主观判断的模糊性和不确定性的模糊数据来构造判断矩阵,降低了专家的主观影响;采用多因素加权模型法来分层次计算评价的最终结果,并依据评价标准得出最后银山尾矿库对环境的影响程度为轻度影响。     

复杂地形尾矿坝的三维渗流分析

对于复杂地形的尾矿坝,由于二维模型不能充分反映复杂多变的渗流域,也不能考虑到三个方向渗流因素同时作用的影响,从而无法体现真正的渗流场。通过建立三维渗流数学模型,并考虑复杂断面概化和地形的简化,对实际工程进行了数值计算,其结果与试验结果吻合较好。结果表明,对复杂地形的尾矿坝渗流分析时必须采用三维模型,三维数值计算中对复杂地形进行适当的简化和概化对结果的影响较小,可以满足精度要求,因此大大减小了计算的复杂程度和难度。     

考虑渗透力和原始Hoek-Brown屈服准则时圆形洞室解析解

采用原始Hoek-Brown非线性屈服准则,推导了渗透力作用下圆形洞室弹塑性解析表达式。根据解析公式,绘制了渗透力作用下基于原始Hoek-Brown屈服准则的围岩特性曲线、塑性区半径与洞壁支护力关系曲线、塑性区半径与围岩自重应力关系曲线,并与基于Mohr-Coulomb屈服准则以及不考虑渗透力的图形进行了对比研究,研究表明：应用原始Hoek-Brown屈服准则求出的洞室径向位移和塑性区半径都大于应用Mohr-Coulomb屈服准则求出的结果;在围岩情况较好的条件下基于原始Hoek-Brown屈服准则计算的塑性区半径远大于基于Mohr-Coulomb屈服准则算出的值;渗流效应对地下洞室的塑性区半径和洞壁径向位移的影响十分显著。     

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。