山谷型尾矿库失稳数值模拟及工程应用研究

发布时间：2020-05-23 14:52

【摘要】：截止到2017年底,我国共有7793座尾矿库,其中大部分为山谷型尾矿库。尾矿库比较特殊,兼顾着储存尾矿和水两种功能,具有高势能、高危险性的特点。尾矿库事故总量的三分之二是坝体失稳事故,特别是山西发生一起特别重大溃坝事故,导致281人死亡。因此,山谷型尾矿库数值模拟的研究具有典型性、适用范围广的特点且具有普遍的指导意义。本文从尾矿库失稳理论分析与数值仿真模拟应用两方面开展研究,分析尾矿库溃坝风险指标之间的关系;分析坝高、坡度对坝体结构稳定性的影响关系,进一步研究坝体在增高扩容时坝高和坡度与安全系数之间的变化规律;研究坝体在地震作用下的应力应变的变化趋势、坝体内部结构位移变化以及液化情况;并提出尾矿库安全运行对策措施。结论如下:(1)在统计归纳尾矿库分布、较大以上事故基本情况和分析尾矿库失稳风险的基础上,建立了尾矿库溃坝风险指标体系。(2)浸润线高度降低速率与坝体高度和上游水位有关,高坝体在高水位下容易发生渗透破坏。(3)坡度一定,坝体高度越高,边坡安全系数越低。坝高一定,坡度越小,边坡安全系数越高。(4)修筑子坝进行增高扩容时,不同子坝高度、堆积坡比条件下边坡稳定性系数变化趋势与增加初期坝的高度的变化一致。(5)在地震作用下,坝体变形主要发生在坝坡附近,有效应力逐渐降低。局部孔隙水压随着地震时间的延长而增加,并且呈现线性关系。震后液化区显示在尾矿砂水下部分长期处于饱和状态,尾矿坝坝体中下部,也易发生地震液化。
【图文】：

示意图,山谷型,尾矿库,示意图

我国共有 7793 座尾矿库，山谷型尾矿库占到三分之二以上。山谷型尾矿库是利用山谷的地理优势进行大坝建设，初期投入生产成本较小。但在后期，安全管理成为工作重点，尤其是防止洪水漫坝、坝坡失稳、坝体泄漏、地震液化等事故发生。因此研究尾矿库失稳风险，如何从预防的角度提早发现失稳的前期征兆采取措施、遏制事故是势在必行的，这可以为尾矿库的安全管理提供科学指导2.1 山谷型尾矿库基本特征（ Research Significance anBackground）2.1.1 山谷型尾矿库特点山谷型尾矿库是利用山谷三面环山特点在其谷口位置筑坝得到的尾矿库，谷口一面筑坝见图 2-1。它的特点是初期坝相对较短，坝体工程量较小，后期尾矿堆坝相对较易管理维护，当堆坝较高时，可获得较大的库容；库区纵深较长，，尾矿水澄清距离及干滩长度易满足设计要求；但汇水面积较大时，排洪设施工程量相对较大，设施如图 2-2 所示[67]。

示意图,尾矿库,示意图,山谷型

我国共有 7793 座尾矿库，山谷型尾矿库占到三分之二以上。山谷型尾矿库是利用山谷的地理优势进行大坝建设，初期投入生产成本较小。但在后期，安全管理成为工作重点，尤其是防止洪水漫坝、坝坡失稳、坝体泄漏、地震液化等事故发生。因此研究尾矿库失稳风险，如何从预防的角度提早发现失稳的前期征兆采取措施、遏制事故是势在必行的，这可以为尾矿库的安全管理提供科学指导2.1 山谷型尾矿库基本特征（ Research Significance anBackground）2.1.1 山谷型尾矿库特点山谷型尾矿库是利用山谷三面环山特点在其谷口位置筑坝得到的尾矿库，谷口一面筑坝见图 2-1。它的特点是初期坝相对较短，坝体工程量较小，后期尾矿堆坝相对较易管理维护，当堆坝较高时，可获得较大的库容；库区纵深较长，尾矿水澄清距离及干滩长度易满足设计要求；但汇水面积较大时，排洪设施工程量相对较大，设施如图 2-2 所示[67]。
【学位授予单位】：华北科技学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TD926.4

【参考文献】