某露天铁矿2~#排土场参数优化研究

发布时间：2018-03-09 12:15

本文选题：基底的承载力　切入点：极限堆高　出处：《昆明理工大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：论文结合某铁矿2#排土场设计项目,采用边坡的研究方法细致研究2#排土场设计的合理性,通过排土料力学参数研究,排土料力学抗剪强度较好,认为2#排土场堆排性能还具有较大挖掘空间,在排土力学参数测定基础上提出2#排土场的最大堆排量设计参数和排土方案,为2“排土场的安全运行和经济效应提高提供技术支持和理论支撑。通过汉森公式计算排土场基底的极限承载能力可以看出,排土场地基的承载能力参差不齐,排土场地基极限承载能力差,排土场必须清理软弱地层。通过对软岩地基排土场进行堆载稳定性数值模拟研究认为选择合理的承载力地层是2#排土场设计的首要工作。清基以后排土料的性质很大程度上决定了排土场参数。2#排土场最大堆排量设计在稳定性和经济性两个方面与原设计原设计形成对照,清基后的最大堆排量设计方案具有一定的现实意义,提出清基后的最优排土参数和排土工艺。该方案的可行性还需要做大量更全面细致的研究工作,如排土场基底的承载性能试验,排土料的自然安息角测定和排土抗剪强度测定,排土工艺对稳定性影响等,因此,最大堆排量设计方案仅仅是排土参数优化的理论探讨。本文通过相关文献研究形成对排土场边坡稳定性的全面认识,针对影响某铁矿2#排土场稳定性因素进行现场调查和室内试验研究,对2#排土场原设计进行优化,提出最大堆排量设计方案。研究过程得出以下研究成果和结论：(1)通过现状调查,分析影响2#排土场稳定性因素,将其影响因素进行整理概括,为稳定性研究奠定基础。通过平均地层参数、最弱层参数和等效安全系数计算参数采用汉森公式计算排土场基底的极限承载力,发现排土场基底极限承载能力差,排土以前必须清除软弱岩层。采用安全系数反演的抗剪强度参数比最弱层参数有所提高,改变粘聚力的反演方法计算出的结果比改变内摩擦角的计算结果小,可见计算中内摩擦角的重要性比粘聚力要高,其影响程度较大,工程实践中应当重视内摩擦角的准确性。(2)通过现场试验和室内试验结合研究排土料散体的物理力学性质,为稳定性计算参数取值提供依据。运用筛分法和直接测量的方法测定排土料粒径组成,由于排土台阶低于40m,排土粒径分异不明显,采用爆堆废石散体粒径组成代替排土场粒径组成。采场废石爆堆散体是一种良好的宽级配不均匀料,排土场排土料为混合土漂(卵)石。按照《公路土工试验规规程》(JTG F41-2005)采用灌水法现场测定排土料的密度,采用试坑注水法现场测定排土场渗透系数,采用烘干法室内测定排土含水率。按照《土工试验规程》(SD128—87)和《公路土工试验规规程》(JTG F41-2005)在YZW50型微机控制电动应力式直剪仪上采用压模剪切法测定排土料抗剪强度参数。试验结果显示等量替代法制备的试验料抗剪强度性质比相似级配法制备的要好。(3)文章以不清基的2-2'剖面为模拟研究对象,运用ANSYS10.0完成模型建立过程,导入FLAC3D研究排土过程应力应变演变过程。模拟排土场内部垂直方向应力都是层状分布,随着排土的堆积排土场底部出现应力集中,由于基底抗剪强度低,基底形成剪裂面滑出拉断排土体形成滑坡。边坡零位移面随着堆载的增大逐渐向深部扩展,由圆弧状逐渐向折线型转变,与工勘资料调查该地区滑坡类型为折线形一致,确定实际排土场的滑坡类型为折线形。(4)在排土场极限堆高的验算中,《有色金属矿山排土场设计规范》(GB50421-2007)推荐的1981苏式公式计算排土场高度偏于保守。采用汉森公式和静水压力公式结合计算的排土场极限堆高与苏式公式的对比,前者计算结果不稳定。极限堆高的计算应当取基底实际接触地层参数,取容易被剪坏位置的基底参数计算极限堆高理论上较为合理。(5)按照实验测得的排土料抗剪强度参数进行2#设计排土场参数优化,排土场最终边坡角提高12°,产生53万m3的净排土量。分析讨论优化方案的可行性,认为最大堆排量设计方案仅仅是排土参数优化的理论探讨,可行的优化方案还需要大量的实验研究,岩土力学参数取值是优化可行性的关键因素。论文提出了排土场参数优化的顺序,建立简单的优化线性规划模型。
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【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD854.7;TD861.1

【参考文献】