地震荷载下尾矿坝加固措施研究

发布时间：2020-03-09 04:14

【摘要】：以某上游式尾矿坝为例,将排土场应用到尾矿坝加固上,采用完全非线性有限差分法,通过从浸润线、残余变形、平均动剪应力、液化区及安全系数等方面对比分析了在地震作用下排土场作为压坡体对尾矿坝稳定性的影响,分析结果表明:压坡后坝体内浸润线埋深明显增加,竖向沉降位移大大缩小,缩小量达78.2%,较压坡前尾矿砂平均动剪应力显著提高,压坡后坝坡表面和堆积坝坝顶附近液化区完全消失;而且对静动力作用下坝体的安全系数也产生很大影响,相比压坡前,静力作用下安全系数提高了41.5%,地震作用下安全系数提高了38.2%。该研究不仅解决了坝体稳定性的问题,还解决了排土场用地问题,而且为矿山企业节约了生产成本、保护了矿山环境。
【图文】：

土场高度取至堆积坝倒数第二级子坝位置；由于排土场的废弃岩土渗透性较尾矿砂低，所以在排土之前要先在坝坡表面铺设一层２～３ｍ厚的块石层，增强坝体的透水性，由于排土会使初期坝的排水系统受到阻碍，因此在排土场底部接初期坝底部位置铺设排水棱体使坝体排渗通畅，模型布置见图２。图１矿山现场图２模型建立及参数确定２．１工程概况某尾矿库是全国超大型尾矿库，主坝为堆石透水坝，坝底标高为５５ｍ，坝高２０ｍ，上下游坡比分别为１∶１．８和１∶２，在坝体中间位置和坝顶设两道宽为６ｍ的马道，现堆积１１期子坝，子坝采用尾矿砂堆积，采用上游式池田筑坝，下游坝坡坡比１∶４，堆积坝标高为１４５ｍ，共堆积９０ｍ，洪水位工况下运行，干滩长取１００ｍ，，坝体现标高对应库容超１亿ｍ３，为二等库。２．２模型建立及参数确定计算选取的断面为尾矿库主坝最大中心断面，由于尾矿库成分的复杂性，为方便模拟计算，现将尾矿坝及排土压坡后的模型概化为图３所示；坝体位于未风化的基岩上，在计算中不予考虑。根据勘察材料和尾矿坝材质特点对模型进行网格剖分，剖分结果如图４所示。边界条件：初始应力场生成采取模型底部固定，侧向水平向固定；动力计算部分，模型底部水平和竖向约束释放，堆料侧向水平固定，地震波从模型底部输入。根据现场钻孔勘探及实验室数据，参照《尾矿库手册》现将尾矿库土层概化为：尾中砂、尾粉细沙及尾粉质黏土三层，坝坡表层压坡块石、排土场废弃土石及尾矿库各层尾砂材料的物理力学参数见表１。图２尾矿坝压坡剖面图图３压坡后坝体概化模型剖面图图４压坡后坝体网格剖分２．３地震波输入地震

土场高度取至堆积坝倒数第二级子坝位置；由于排土场的废弃岩土渗透性较尾矿砂低，所以在排土之前要先在坝坡表面铺设一层２～３ｍ厚的块石层，增强坝体的透水性，由于排土会使初期坝的排水系统受到阻碍，因此在排土场底部接初期坝底部位置铺设排水棱体使坝体排渗通畅，模型布置见图２。图１矿山现场图２模型建立及参数确定２．１工程概况某尾矿库是全国超大型尾矿库，主坝为堆石透水坝，坝底标高为５５ｍ，坝高２０ｍ，上下游坡比分别为１∶１．８和１∶２，在坝体中间位置和坝顶设两道宽为６ｍ的马道，现堆积１１期子坝，子坝采用尾矿砂堆积，采用上游式池田筑坝，下游坝坡坡比１∶４，堆积坝标高为１４５ｍ，共堆积９０ｍ，洪水位工况下运行，干滩长取１００ｍ，坝体现标高对应库容超１亿ｍ３，为二等库。２．２模型建立及参数确定计算选取的断面为尾矿库主坝最大中心断面，由于尾矿库成分的复杂性，为方便模拟计算，现将尾矿坝及排土压坡后的模型概化为图３所示；坝体位于未风化的基岩上，在计算中不予考虑。根据勘察材料和尾矿坝材质特点对模型进行网格剖分，剖分结果如图４所示。边界条件：初始应力场生成采取模型底部固定，侧向水平向固定；动力计算部分，模型底部水平和竖向约束释放，堆料侧向水平固定，地震波从模型底部输入。根据现场钻孔勘探及实验室数据，参照《尾矿库手册》现将尾矿库土层概化为：尾中砂、尾粉细沙及尾粉质黏土三层，坝坡表层压坡块石、排土场废弃土石及尾矿库各层尾砂材料的物理力学参数见表１。图２尾矿坝压坡剖面图图３压坡后坝体概化模型剖面图图４压坡后坝体网格剖分２．３地震波输入地震

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