矿山排土场稳定性研究与应用

发布时间：2018-05-24 10:36

  本文选题：排土场 + 边坡稳定　； 参考：《石家庄铁道大学》2015年硕士论文

【摘要】：矿山排土场,又称为废石场,即事先指定的用来集中堆置矿山采矿时产生的废弃物的场所。近年来,随着我国采矿业的快速发展,采矿技术有了很大的提高。大型露天矿发展使得矿山排土场容积逐渐增大,从而占地区域也越来越大,为了提高矿山企业经济效益和减少矿山排土场区面积,许多矿业企业最大限度地利用现有的矿山排土场来增加其堆积高度。矿山排土场是人工堆积体,也是大气降雨的滞水和蓄水体。大气降雨的入渗将改变排土场边坡内部的渗流场,从而引起边坡内部水荷载的增大,也大大降低了边坡堆积物料之间的摩擦力,这是雨季排土场边坡失稳的重要原因,所以研究降雨对排土场稳定性的影响是极其有必要的。总结许多工程实例,坡顶出现大量竖向张拉裂缝是土质边坡失稳破坏的一个鲜明的前兆。张拉裂缝会降低边坡的稳定性,最终导致边坡破坏。边坡裂缝的形成和发展,对矿山排土场的安全产生了较大的影响。矿山排土场一旦失稳,不仅会影响到露天采矿场和排土场的正常生产,还会危及人员和设备的生命财产安全。如何提高矿山排土场坝体稳定性已经成为亟待解决的问题。本文旨在研究露天矿排土场边坡在降雨以及坡顶竖向裂缝影响下的稳定性,并将分析结果应用于某排土场工程实例,得出降雨及坡顶竖向拉力缝对排土场边坡稳定性的影响规律,实现安全性与库容量的双赢。在此背景下,本论文进行了以下有益的工作:(1)系统的介绍有限元强度折减法的基本原理,详细说明了使用此原理分析边坡稳定性的优点以及使用该有限元方法对边坡进行稳定性分析时判断边坡整体失稳的主要依据。(2)基于有限元强度折减法,结合河北省承德市某排土场工程实例,采用有限元软件Midas/GTS对正常工况和暴雨工况下的排土场边坡进行了数值模拟分析,将各时段降雨入渗的瞬态渗流场与边坡稳定性分析结合起来并将其运用到矿山排土场边坡稳定性计算中,得到该排土场边坡在自重和降雨作用下的应力、剪切应变等等值线云图,利用边坡整体失稳的判据确定该边坡最危险滑面的位置、形状以及整体失稳时的稳定性安全系数。(3)根据极限平衡法中的瑞典法和Bishop方法,运用边坡稳定性分析软件STAB2005对坡顶存在竖向张拉裂缝的排土场边坡进行了稳定性分析。分析计算出了在保持最危险滑裂面形状不变的情况下排土场边坡最危险张拉裂缝位置及稳定性安全系数的变化规律。(4)经过强度折减法、瑞典法和Bishop方法计算结果的对比,考证了有限元方法在边坡稳定性分析中的优越性和严格性。
[Abstract]:A mine dump, also known as a waste quarry, is a pre-designated site for the concentration of wastes generated by mining in a mine. In recent years, with the rapid development of mining industry in China, mining technology has been greatly improved. The development of large open pit mine makes the volume of mine dump increase gradually, and the area of mine dump becomes larger and larger. In order to improve the economic benefit of mine enterprises and reduce the area of mine dump area, Many mining enterprises maximize the use of existing mine dump to increase their accumulation height. Mine dump is an artificial accumulator, and also a reservoir of water and water for atmospheric rainfall. The infiltration of atmospheric rainfall will change the seepage field inside the dump slope, which will cause the increase of the water load inside the slope and greatly reduce the friction between the accumulated materials of the slope, which is an important reason for the instability of the dump slope in the rainy season. So it is necessary to study the effect of rainfall on dump stability. Summing up many engineering examples, a large number of vertical tensile cracks on the top of the slope are a clear precursor to the failure of soil slope. Tension cracks will reduce the stability of the slope and eventually lead to slope failure. The formation and development of slope cracks have a great influence on the safety of mine dump. Once the mine dump is unstable, it will not only affect the normal production of open pit and dump, but also endanger the life and property safety of personnel and equipment. How to improve the stability of mine dump dam has become an urgent problem. The purpose of this paper is to study the slope stability of open-pit dump under the influence of rainfall and vertical cracks at the top of the slope, and to apply the analysis results to an engineering example of a dump. The influence of rainfall and vertical tension joint on slope stability of dump is obtained, and the security and reservoir capacity are realized. Under this background, this paper has carried on the following beneficial work: 1) the system introduces the finite element strength reduction method basic principle, The advantages of using this principle to analyze the slope stability and the main basis for judging the overall instability of the slope by using the finite element method are described in detail.) the strength reduction method based on the finite element method is used to determine the overall instability of the slope. Combined with the engineering example of a dump in Chengde City, Hebei Province, the slope of the dump under normal and rainstorm conditions was simulated and analyzed by using finite element software Midas/GTS. Combining the transient seepage field of rainfall infiltration with slope stability analysis and applying it to the calculation of slope stability of mine dump, the stress of the dump slope under the action of self-weight and rainfall is obtained. According to the Swedish method and Bishop method of limit equilibrium method, the position and shape of the most dangerous sliding surface of the slope are determined by using the criterion of overall instability of the slope, such as the isoline cloud diagram of shear strain, and the safety factor of the stability of the slope when the whole slope is unstable is determined by using the Swedish method and the Bishop method in the limit equilibrium method. The slope stability analysis software STAB2005 is used to analyze the stability of the dump slope with vertical tension cracks on the top of the slope. Under the condition that the shape of the most dangerous sliding crack surface is kept unchanged, the variation law of the most dangerous tension crack position and the stability safety factor of the dump slope is calculated. The results of the strength reduction method, the Swedish method and the Bishop method are compared by the strength reduction method, the Swedish method and the Bishop method. The superiority and strictness of finite element method in slope stability analysis are studied.
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD854.7;TU43

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本文编号：1928744