某尾矿库尾矿沉积特性对坝体稳定性的影响分析

发布时间：2017-08-06 20:32

  本文关键词：某尾矿库尾矿沉积特性对坝体稳定性的影响分析

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【摘要】：尾矿库是选矿厂的重要生产设施,是用来长期堆存矿石经过磨碎选别后有用成分达不到目前技术经济条件的选矿废弃物。尾矿库的安全与否,关系到作业人员、下游地区居民的生命和财产安全以及矿山生产生活的正常开展。一旦尾矿库发生溃坝事故,将会是矿山生产生活的重大灾难,可能造成人员伤亡、经济损失和环境污染。从尾矿库建设到运行的时间尺度来看,影响尾矿库安全的主观因素可能从选址、工程勘察、尾矿库设计、施工到日常的生产运行及安全管理,每一个环节上都有可能造成尾矿库积累下不可逆转的重大隐患和缺陷。由于尾矿库的建设期即是它的使用期,一般都是长达十多年甚至是数十年之久,故而尾矿库的设计对尾矿库施工和生产运行有着不可替代的长远的指导意义,其中尾矿库坝体稳定性分析是尾矿库设计的重要部分。目前在尾矿库设计中建立的坝体模型没有考虑尾矿沉积特性,还是以全尾矿的物理力学性质参数计算尾矿库的坝体稳定性,但是在尾矿库的建设过程中,尾矿从放矿口流向库内的过程中,颗粒由于自重不同,具有从粗到细逐渐沉积下来的特性,导致尾矿库建设过程的坝体结构会受到沉积特性的影响。因此研究沉积特性对尾矿库坝体稳定性的影响就极为重要。本文在分析沉积特性对尾矿库坝体稳定性的影响时从两方面入手分析,一方面是分析沉积特性对尾矿坝稳定性计算结果的影响；一方面针对尾矿沉积的不均匀性,计算尾矿坝稳定性的可靠度及尾矿材料的敏感度。通过分析得到以下结论：(1)本文以某尾矿库为工程实例,通过在放矿口和沿尾矿流动的方向实地取样,对取回来的样品,采用筛析法对样品进行颗粒分析试验,分析该尾矿库尾矿的沉积特性。按照《尾矿库安全技术规程》(AQ2006-2005)附录B中各级尾矿的平均粒径作为分类标准,划分沉积在库内各个位置的尾矿的类别。对不同类别的尾矿进行直剪试验和渗透试验,获得各类别尾矿的抗剪强度、凝聚力、渗透系数。(2)对于第一方面的研究,分别建立以全尾矿形成均匀的坝体结构(即不考虑沉积特性)和根据尾矿的沉积特性形成的坝体结构模型。运用有限元法对有沉积特性和无沉积特性的尾矿库坝体模型分别进行了渗流分析,比较有沉积特性和无沉积特性的尾矿库坝体模型分别在正常运行条件下和洪水运行条件下的渗流分析结果(浸润线的高度和孔隙水压力),结果都显示有沉积特性的尾矿库坝体渗流稳定性比无沉积特性的坝体稳定性好。(3)把渗流分析结果耦合到坝体稳定性分析中。通过考虑沉积特性和不考虑沉积特性的尾矿坝稳定性分析结果对比发现,在正常运行条件下和洪水运行条件下考虑沉积特性后计算的坝体稳定性安全系数值相比不考虑沉积特性计算得到的安全系数小,在特殊运行条件下考虑沉积特性后计算的坝体稳定性安全系数值相比不考虑沉积特性计算得到的安全系数大。从以上结果分析可以发现考虑沉积特性和不考虑沉积特性计算的尾矿坝稳定性是有差别的,因此很有必要在尾矿库初步设计的坝体稳定性分析中考虑尾矿的沉积特性。这样计算出来的坝体稳定性才符合尾矿坝实际的安全性。(4)在第一方面研究的基础上,考虑尾矿沉积的不均匀性,通过用蒙特卡洛法分析三种运行条件下的尾矿坝稳定性可靠度可知,尾矿库在正常运行条件下、洪水运行条件下的可靠性指标均大于《水利水电工程结构可靠性设计统一标准》(GB 50199—2013)中规定的3.2,但是在特殊运行条件下的可靠性指标低于规范值3.2,不满足安全生产要求,但是在第四章中采用三种极限平衡法计算的安全系数是满足安全生产要求的,可知使用可靠性分析方法计算坝体稳定性的必要性。(5)结合可靠性分析结果,分析影响尾矿坝稳定性的各类别的尾矿材料的物理力学参数的敏感性,得出在三种运行条件下尾细砂的内摩擦角敏感度最高,即对尾矿坝的稳定性影响最大。
【关键词】：尾矿坝 沉积特性 稳定性 可靠度
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD926.4
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第一章 绪论13-19
• 1.1 选题背景及意义13-14
• 1.2 国内外研究现状综述14-16
• 1.2.1 国外研究现状14-15
• 1.2.2 国内研究现状15-16
• 1.3 本文主要研究内容16-17
• 1.4 本文技术路线17-19
• 第二章 尾矿库概况19-24
• 2.1 尾矿库地质概况19-21
• 2.1.1 地形地貌19
• 2.1.2 工程地质条件19-20
• 2.1.3 水文地质条件20-21
• 2.1.4 地震21
• 2.2 尾矿坝21-23
• 2.2.1 初期坝21-22
• 2.2.2 堆积坝22-23
• 2.3 本章小结23-24
• 第三章 尾矿沉积特性分析及物理力学性质试验24-44
• 3.1 尾矿的沉积特性24-25
• 3.2 尾矿取样25-26
• 3.3 尾矿颗粒分析试验26-34
• 3.3.1 颗粒分析试验方法26-27
• 3.3.2 试验过程27-28
• 3.3.3 试验结果分析28-34
• 3.4 尾矿直剪试验34-39
• 3.4.1 直剪试验方法34-35
• 3.4.2 试验过程35-38
• 3.4.3 试验结果分析38-39
• 3.5 尾矿渗透试验39-42
• 3.5.1 渗透试验方法39
• 3.5.2 实验过程39-41
• 3.5.3 试验结果分析41-42
• 3.6 本章小结42-44
• 第四章 尾矿沉积特性对坝体稳定性计算结果的影响44-58
• 4.1 尾矿坝稳定性分析方法44-48
• 4.1.1 尾矿坝稳定性分析方法对比44-45
• 4.1.2 极限平衡法45-48
• 4.1.3 Slide软件介绍48
• 4.2 尾矿坝模型建立48-49
• 4.3 尾矿坝渗流分析49-52
• 4.4 极限平衡法分析尾矿沉积特性对坝体稳定性的影响52-56
• 4.4.1 尾矿库正常运行条件下对比分析53-54
• 4.4.2 尾矿库洪水运行条件下对比分析54-55
• 4.4.3 尾矿库特殊运行条件下对比分析55-56
• 4.5 本章小结56-58
• 第五章 尾矿沉积的不均匀性对坝体稳定性的影响58-78
• 5.1 尾矿沉积的不均匀性分析58-59
• 5.2 可靠性分析方法59-60
• 5.3 尾矿坝稳定性可靠度分析软件Slide介绍60-64
• 5.3.1 概率分析类型选择及简介60-61
• 5.3.2 采样方法选择61-63
• 5.3.3 可靠性分析类型选择63-64
• 5.4 尾矿坝稳定性可靠度分析结果诠释64-67
• 5.4.1 可靠性分析结果诠释64-66
• 5.4.2 滑动面分析结果诠释66-67
• 5.5 尾矿坝稳定性可靠度分析67-74
• 5.5.1 尾矿库正常运行条件下的可靠度分析67-69
• 5.5.2 尾矿库洪水运行条件下的可靠度分析69-72
• 5.5.3 尾矿库特殊运行条件下的可靠度分析72-74
• 5.6 敏感度分析74-77
• 5.7 本章小结77-78
• 第六章 结论与展望78-81
• 6.1 主要结论78-80
• 6.2 存在的问题与展望80-81
• 致谢81-82
• 参考文献82-87
• 附录A (攻读硕士学位期间公开发表论文)87

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