小打鹅尾矿库坝体固结沉降试验与数值模拟

发布时间：2017-09-18 01:01

  本文关键词：小打鹅尾矿库坝体固结沉降试验与数值模拟

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【摘要】：本文以四川拉拉铜矿小打鹅尾矿库为工程案例。首先从库内采取尾矿样,按照《土工试验标准》,利用固结仪、三轴仪等设备,针对不同压力下、不同类尾矿样进行室内试验测试,获得尾矿的物理力学性质和固结特性。随后,通过室内堆坝模型试验,得到该尾矿库堆积到设计坝高时,坝体在不同工况条件下的结构组成和浸润线埋深及变化规律。最后,利用工程上常用的固结系数沉降方法和数值模拟法(SIGMA/W软件),分析了小打鹅尾矿库尾矿坝堆积过程中的固结沉降特性以及孔隙水压力变化规律等。论文的主要研究工作和取得的成果如下:(1)通过室内土工试验,获得尾矿的渗透系数与孔隙比之间呈指数函数关系。随着固结过程,孔隙比减小,尾矿的渗透系数出现大幅减小,但当孔隙比减小到一个阈值时,渗透系数趋于稳定。(2)介绍了一维固结理论和工程上常用的两种计算固结系数的方法。同时,对三类尾矿样进行了固结试验,研究了三类尾矿样的固结系数受固结压力影响的变化规律,获得了固结系数与固结压力之间的关系曲线及定量关系式。(3)通过室内堆坝模型试验,模拟了小打鹅尾矿库堆坝过程,得到该尾矿库达到设计坝高时,坝体结构组成、浸润线埋深等规律。(4)利用本文推导的变固结系数与应力之间的关系式,研究了尾矿坝整体固结沉降随时间变化的规律,结果表明,坝体堆积越高,施工后累计沉降量越大,从子坝沿干滩面往库尾方向、坝体沉降逐渐减少。利用数值软件SIGMA/W模拟分析了尾矿库达到设计坝后、20年时间内坝体固结沉降变化规律,研究成果可为尾矿库的安全生产管理提供技术支撑。
【关键词】：尾矿 渗透特性 固结特性 坝体沉降 矿山安全
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TD926.4
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 引言9
• 1.2 国内外研究现状9-12
• 1.2.1 土的固结研究10-11
• 1.2.2 土的沉降研究现状11-12
• 1.3 研究的目的意义和主要内容与技术路线12-15
• 1.3.1 研究的目的和意义12-13
• 1.3.2 研究内容13-14
• 1.3.3 研究方法及技术路线14-15
• 2 小打鹅尾矿库工程概况15-23
• 2.1 尾矿库15-18
• 2.1.1 尾矿库类别15-17
• 2.1.2 尾矿库等别及其构筑物17-18
• 2.2 尾矿库灾害风险18
• 2.3 小打鹅尾矿库工程概况18-23
• 2.3.1 小打鹅尾矿库设计概况18-19
• 2.3.2 地形地貌条件19-20
• 2.3.3 气象与水文20
• 2.3.4 区域地质构造及地层20-21
• 2.3.5 小打鹅尾矿库运行现状21-23
• 3 尾矿样的物理力学性质试验23-35
• 3.1 概述23
• 3.2 颗分试验23-28
• 3.2.1 尾矿颗粒级配试验24-26
• 3.2.2 尾矿塑性指数试验26-28
• 3.3 尾矿样的抗剪强度三轴试验28-31
• 3.3.1 试验仪器28-30
• 3.3.2 试验方法与结果30-31
• 3.4 尾矿样的渗透性试验31-34
• 3.4.1 不同固结应力下尾矿渗透系数试验结果31-32
• 3.4.2 尾矿渗透系数与孔隙比之间的关系研究32-34
• 3.5 本章小结34-35
• 4 尾矿固结试验35-47
• 4.1 土的固结沉降简介35
• 4.2 土的固结理论及固结系数计算方法35-40
• 4.2.1 土的固结理论35-38
• 4.2.2 固结系数求解方法38-40
• 4.3 不同类尾矿固结试验研究40-44
• 4.3.1 试验仪器及式样制备40-41
• 4.3.2 不同固结应力下固结试验结果41-44
• 4.4 小结44-47
• 5 小打鹅尾矿库堆坝物理模型试验47-62
• 5.1 物理模型试验概述47-48
• 5.2 尾矿库堆坝模型试验48-53
• 5.2.1 库区山地模型与测量系统48-50
• 5.2.2 试验材料50
• 5.2.3 试验过程50-53
• 5.3 试验结果及分析53-60
• 5.3.1 滩面坡度变化规律53-55
• 5.3.2 库区颗粒分布规律55-57
• 5.3.3 坝体浸润线变化规律57-60
• 5.4 本章小结60-62
• 6 小打鹅尾矿库坝体固结沉降研究62-77
• 6.1 尾矿坝固结沉降计算62-66
• 6.1.1 计算模型建立62-63
• 6.1.2 子坝及库内沉降计算结果及分析63-66
• 6.2 坝体沉降数值模拟分析66-73
• 6.2.1 SIGMA/W限元分析软件66
• 6.2.2 几何模型与计算参数66-67
• 6.2.3 边界条件与几何划分67
• 6.2.4 尾矿坝应力变形数值计算结果67-73
• 6.3 数值模拟坝体沉降分析73-76
• 6.3.1 不同坝高沉降对比分析73-74
• 6.3.2 库内沉降分析74-76
• 6.4 本章小结76-77
• 7 结论与展望77-79
• 7.1 结论77-78
• 7.2 展望78-79
• 致谢79-81
• 参考文献81-85
• 附录85
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录85
• B. 作者在攻读学位期间参加的科研项目85
• C. 作者在攻读学位期间获得奖励85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈伟志;蒋关鲁;王智猛;李安洪;;分级连续加载条件下原状膨胀土固结变形研究[J];岩土力学;2014年03期

2 张先伟;孔令伟;郭爱国;拓勇飞;;强结构性对湛江黏土地区CPTU原位测定结果的影响[J];工程力学;2013年02期

3 徐海洋;周志芳;高宗旗;;地面沉降过程中固结系数的试验研究[J];岩土工程学报;2011年12期

4 李青石;李庶林;陈际经;;试论尾矿库安全监测的现状及前景[J];中国地质灾害与防治学报;2011年01期

5 刘明生;蓝蓉;;小打鹅尾矿库排洪设施的优化设计[J];有色金属设计;2010年03期

6 祝刘文;;海相饱和软土固结特性的研究[J];港工技术;2010年04期

7 梅国栋;王云海;;我国尾矿库事故统计分析与对策研究[J];中国安全生产科学技术;2010年03期

8 张明;赵有明;龚镭;胡荣华;;深圳湾新吹填超软土固结系数的试验研究[J];岩石力学与工程学报;2010年S1期

9 董志良;陈平山;莫海鸿;张功新;;真空预压下软土渗透系数对固结的影响[J];岩土力学;2010年05期

10 樊跃武;信文山;周志广;;铁岭柴河1~#尾矿坝数值模拟及其稳定性分析[J];地质论评;2009年06期

中国硕士学位论文全文数据库 前9条

1 赵Pr聪;土质边坡降雨离心模型试验研究[D];西南交通大学;2014年

2 朱宁;金河矿业公司勐桥铁矿李子菁尾矿库溃坝状态数值模拟研究[D];昆明理工大学;2014年

3 刘玄钊;某矿山尾矿坝毛细水上升试验及其对尾矿坝稳定性的影响研究[D];南华大学;2013年

4 霍紫玮;尾矿坝溃决的数值模拟及应用研究[D];石家庄铁道大学;2012年

5 鲍瑞雪;基于FLUENT软件的金属矿尾矿库污染模拟研究[D];中南大学;2012年

6 李慧谦;尾矿库堆坝试验研究及稳定性分析[D];重庆大学;2008年

7 张建军;某尾矿坝污染物迁移的数值模拟研究[D];西安理工大学;2007年

8 余果;细粒尾矿堆积坝模型试验及数值模拟[D];重庆大学;2005年

9 吕庭刚;尾矿库安全现状综合评价[D];昆明理工大学;2005年

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本文编号：872417