尾矿坝渗透破坏特性试验研究

发布时间：2020-02-07 01:00

【摘要】：渗透破坏是影响尾矿坝稳定性的一个不可忽视的因素。然而,目前在尾矿坝稳定性方面的研究中对于渗透破坏关注甚少,对尾矿坝渗透破坏部位、形式以及发展演化过程更是缺乏系统的研究,导致相关设计规范中缺少对尾矿坝防渗设计的明确规定,直接影响了尾矿坝的安全运行。鉴于此,本文将系统地探讨尾矿坝各典型部位的渗透破坏特性及发展演化规律,主要研究内容和结论包括：(1)在归纳各渗透破坏类型特征的基础上,结合尾矿坝实际运行情况,系统分析并总结尾矿坝的渗透破坏易发部位和主要渗透破坏形式。(2)在理论分析的基础上,进行尾矿坝坝坡的室内砂槽模型试验,观察其渗透破坏形式和发展演化规律,探讨重点影响因素对坝坡渗透破坏的作用规律,并在试验的基础上对坝坡渗流场进行数值分析,进一步印证试验结论。结果表明：尾矿坝坝坡渗透破坏更易发生的破坏形式是由于浸润线逸出形成坝面沼泽化,导致坡面局部滑塌,并不断向内向上发展,最终导致坝体大面积失稳坍塌,且坡脚处距初期坝顶约为总堆积坝高的1/5的范围为渗透破坏危险区域；增大坝体的固结程度、减缓堆积坝坡比、控制上游水位的上升速率以及提高初期坝透水性均对阻碍坝坡渗透破坏的发生发展有利,能有效降低坝坡破坏的位置,减小其破坏面积和影响范围,降低破坏的严重性；跟据试验结果,结合原有判别公式,提出坝坡渗透破坏临界条件修正公式(3)进行尾矿坝坝肩的室内砂槽模型试验,观察其渗透破坏形式和发展演化规律,探讨重点影响因素对坝肩渗透破坏的作用规律,并在试验的基础上对坝肩渗流场进行数值分析,进一步印证试验结论。结果表明：坝肩渗透破坏呈现颗粒群的起动一接触面形成裂缝一流土破坏的发展演化过程；增加尾矿砂固结度、加大接触面粗糙度以及减缓上游水位上升速率均能加大坝肩渗透破坏的发生难度,有效控制其发展演化,且砂样孔隙率每减少13%,对应临界破坏水头有效增大7%左右；跟据试验结果,结合原有判别公式,提出坝肩渗透破坏临界条件修正公式J=1.32(Gs-1)(1-n)+0.21C(4)进行尾矿坝坝基的室内砂槽模型试验,观察其渗透破坏形式和发展演化规律,探讨重点影响因素对坝基渗透破坏的作用规律,并在试验的基础上对坝基渗流场进行数值分析,进一步印证试验结论。结果表明：坝基的渗透破坏形式主要表现为接触流土破坏(可能会伴随接触冲刷破坏),其发展演化过程呈现局部跑砂一局部塌陷一坝体大面积垮塌三个阶段；增大尾矿坝体的固结程度有助于阻碍尾矿砂粒向坝基流失,而上游水位上升过快对坝基接触流土破坏的发生发展极为不利；防止坝基发生接触流土破坏的临界判别标准可沿用《水利水电工程地质勘察规范》(GB50487—2008)的相关规定D15/d85≤5。本研究在系统分析尾矿坝典型部位渗透破坏特性和演化过程的基础上,总结出适用于尾矿砂这种特殊土体的抗渗临界条件判别依据,弥补了尾矿坝设计规范中关于防渗设计的不足,以保证尾矿坝的安全运行,对于实际尾矿坝工程具有一定的指导意义
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD926.4

【参考文献】

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本文编号：2577042