内置废石柱尾矿坝渗流特性及稳定性研究

发布时间：2022-02-22 02:24

　　本文以某尾矿坝为研究对象,在坝顶尾矿排放口不同位置、深度取尾砂样,并在该尾矿坝废石场取废石。建立物理模型（1:200）,分析内置废石柱（WRC）坝体单位时间渗流量和浸润线埋深与废石柱颗粒级配、中心间距之间的关系。利用U型管地下水位测量系统分别测得了不同工况下各监测管水头的变化,并结合数值模拟研究了尾矿坝渗流场和稳定性。研究结果表明:（1）由尾砂1基质吸力和体积含水率的关系曲线可以看出,当体积含水率大于15%时,基质吸力对尾砂抗剪强度的影响很小。而现场尾砂天然含水率在20%左右,因此,利用该尾砂筑坝有利于坝体稳定运行。（2）物理模型实验结果表明:（a）随着废石柱细颗粒含量的减小和渗透系数的增大,坝体单位时间渗流量随之增大,浸润线埋深逐渐下降。（b）随着废石柱中心间距的增大,坝体单位时间渗流量减小,浸润线逐渐抬升。（c）洪水工况下,废石柱尾矿坝浸润线埋深平均值较正常水位的浸润线埋深降低的平均值偏大。原因是库内水位较高,水流流速加快,附着在废石柱土工布表面的尾砂和内部空隙中的细颗粒在坝内地下水渗流的作用下部分流失,导致废石柱的渗透性增大。（3）结合数值模拟,分析了不同工况、不同废石柱中心间距... 

【文章来源】：南华大学湖南省

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 尾矿坝研究现状
        1.2.1 尾矿坝渗流研究现状
        1.2.2 尾矿坝稳定性研究现状
    1.3 矿山废石的研究现状
        1.3.1 国内研究现状
        1.3.2 国外研究现状
    1.4 某尾矿坝工程项目简介
        1.4.1 气象
        1.4.2 地形地貌
    1.5 论文研究的主要内容、方法及技术路线
        1.5.1 研究内容
        1.5.2 研究方法
        1.5.3 技术路线
第2章 尾矿坝物理模型试验
    2.1 引言
    2.2 堆坝尾砂颗粒组成
    2.3 堆坝尾砂基质吸力的测定
        2.3.1滤纸法测定尾砂基质吸力实验
        2.3.2 实验结果分析
    2.4 废石柱的颗粒筛分与内摩察角的测定实验
        2.4.1 废石现场级配
        2.4.2 废石粒径调配与渗透系数的确定
        2.4.3 废石内摩察角
    2.5 模型试验内容及目的
    2.6 模型试验材料及装置
        2.6.1 实验尾砂的选配
        2.6.2 废石柱的制作与布置
        2.6.3 模型试验装置
    2.7 堆坝模型试验过程
    2.8 模型试验结果及讨论
        2.8.1 模型试验结果与现场实测结果
        2.8.2 单位时间渗流量Kr
        2.8.3 废石柱颗粒级配对尾矿坝浸润线埋深影响
        2.8.4 废石柱中心间距对尾矿坝浸润线埋深影响
    2.9 本章小结
第3章 废石柱作用下尾矿坝渗流场模拟
    3.1 渗流理论基础
        3.1.1 渗流基本方程
        3.1.2 定解条件及边界条件
    3.2 地下渗流场有限元基本原理
    3.3 Geo-Seep/w渗流软件介绍
    3.4 模型建立
        3.4.1 地层概化
        3.4.2 二维模型建立
        3.4.3 数值模拟和物理模型对比分析
    3.5 结果分析
        3.5.1 废石柱中心间距对尾矿坝浸润线埋深的影响规律
        3.5.2 废石柱宽度对尾矿坝浸润线埋深的影响规律
        3.5.3 二维稳定渗流场下尾矿坝截面渗流量分析
    3.6 本章小结
第4章 废石柱作用下尾矿坝稳定性分析
    4.1 尾矿坝稳定性分析原理方法介绍
        4.1.1 极限平衡法分析比较
        4.1.2 简化Bishop法的原理
    4.2 尾矿坝稳定性分析
        4.2.1 尾矿坝安全系数的确定
        4.2.2 不同工况下尾矿坝稳定性模拟结果分析
        4.2.3 不同工况下含废石柱尾矿坝稳定性模拟结果分析
    4.3 滑移面条块物理性质分析
        4.3.1 滑移面条块抗剪强度分析
        4.3.2 滑移面条块孔隙水压力分析
    4.4 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间主要研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]尾矿库水位变化下的溃坝试验研究[J]. 王光进,唐永俊,杜超,孔祥云.  泥沙研究. 2018(04)
[2]排土场散体岩石物料力学特性研究现状[J]. 李扬龙,刘学文,杨庚群,刁守轩,陈标,梁维.  绿色科技. 2018(10)
[3]基于GA-AHP和云物元模型的尾矿库溃坝风险评估[J]. 王训洪,顾晓薇,胥孝川,王青.  东北大学学报(自然科学版). 2017(10)
[4]尾矿砂渗透系数对尾矿坝坝体渗流场的影响研究[J]. 任川江,郑太林.  地下水. 2017(05)
[5]某铀尾矿库地震和渗流耦合作用下稳定性研究[J]. 娄亚龙,刘永,李向阳,彭国文,雷波,李刚,孔晓娜.  中国安全生产科学技术. 2017(05)
[6]浅析我国尾矿库安全现状及管理的对策[J]. 刘慎.  低碳世界. 2017(14)
[7]地震作用下尾矿库溃坝过程模型试验及加固方案[J]. 金佳旭,崔红志,梁冰,周克林,冀文明.  中国安全科学学报. 2017(02)
[8]铀矿堆浸尾渣胶结充填体强度特性试验及其应用[J]. 张征,贺桂成,张志军.  有色金属(矿山部分). 2017(01)
[9]提高尾矿库稳定性措施物理模拟试验研究[J]. 隋淑梅,海龙,游志忠,高会春.  中国安全科学学报. 2016(12)
[10]尾矿库安全评价存在的问题与对策[J]. 陈生水.  岩土工程学报. 2016(10)

硕士论文
[1]地震作用下尾矿坝风险辨识及安全评价[D]. 赵法亮.北方工业大学 2017
[2]级配碎石动态回弹模量及抗剪强度试验研究[D]. 张群群.北京工业大学 2016
[3]基于降雨对某尾矿坝稳定性影响的研究[D]. 王洁.南华大学 2014



本文编号：3638502