个旧象冲尾矿库渗流分析

发布时间：2017-09-30 07:35

  本文关键词：个旧象冲尾矿库渗流分析

  更多相关文章： 尾矿库 渗流场特征 浸润线(面) 数值模拟

【摘要】：贮存尾矿的尾矿库是一座具有高势能的人工构筑物,是各金属、非金属矿山的重大污染源。如果尾矿库排渗设施设计不合理或设施损坏,就会造成库内浸润线过高,导致堆积坝坝坡尾矿渗漏、流土和管涌,继而导致溃坝事故。溃坝事故-旦发生,库内近饱和的尾矿堆积物会奔涌而出,给下游人民生命财产安全产生威胁。同时,由于尾矿中多数含有选矿试剂等有毒物质,溃坝也会对库区附近地区的生态环境造成巨大污染。本研究通过大量现场调查,详细阐述了个旧象冲尾矿库所处区域的工程地质背景,并对工程区进行了一系列的地表水文地质评价。依据实测地形图、现场勘查钻孔、现场试验及室内试验资料,借助渗流专业模拟软件Geo-SEEP/W(二维)和Visual MODFLOW(三维)对个旧象冲拟建尾矿库进行了二维、三维地质建模,并进行了二维稳定渗流场及三维稳定、非稳定渗流场数值模拟。通过模拟,得出了尾矿库渗流场的一系列特征,为尾矿库的建设及后期安全运行提供一定的参考。主要结论如下：(1)工程区内附近构造主要有近东西向、北东向、近南北向三组。其中,近东西向构造形成时间最早,表现为一系列近东西向褶皱和压剪性断层成对平行排列组成挤压带。被断层分割的褶皱大多北缓南陡,甚至向南倒转。工程区以南,发育有一系列北东向断裂,其延伸长度多在3-5 km之间,在红河断裂北东盘呈雁列式分布,与红河断裂带(及其次级断裂)交角大于45°,尤其是其对地层的错断效应显著,应该属于红河断裂带喜马拉雅运动后期右行剪切滑移形成的剪性配套构造。南北向构造主要以个旧断裂、岬界山断裂为代表,其地貌特征明显,断裂总体走向350°-353°,倾向西,倾角44°-56°。(2)大气降水是工程区内的地下水的主要来源,作为松散堆积物(残积物及崩滑堆积等)中的孔隙水为其主要赋存方式,小泉和呈面状渗出是地下水的排泄方式,冲沟是其主要排泄通道。板岩基岩较好的完整性和隔水性阻止了库水下渗,提供了修建尾矿库的有利条件。北部700 m高程以上的斜坡是地下水出露的主要区域,高于尾矿库最终表面标高,为尾矿库的排水提供了很大便利。(3)尾矿库二维稳定渗流场下,尾矿库内水流整体平顺,总体由堆积坝向初期坝方向流动,并未出现水流方向“突变”、“逆转”的现象；各层渗流速度由该层渗透系数决定,其中第四系松散沉积物层(Q)中渗流速度最大；干滩长度越大,堆积坝坝顶下方浸润线埋深越大,即干滩是通过影响堆积坝坝顶下方浸润线的埋深来调整浸润线总体的埋深,而对初期坝附近浸润线埋深影响并不显著；初期坝与堆积坝渗透系数的比值(Ki/Kd)越大(也即初期坝的渗透性越好),浸润曲线与地基交点和初期坝上游坡脚之间的水平距离越大,浸润曲线埋深越大,就是说初期坝上游坡脚附近浸润线的埋深对初期坝的渗透性响应较为强烈,但当初期坝渗透系数高于堆积坝渗透系数三个数量级以上时,浸润线埋深趋于平稳。(4)在三维稳定渗流场下,个旧象冲尾矿库浸润面并不始终是一个水平面。在干滩后方,浸润面与尾矿库表面相平,库内水头随着地形起伏及不同地层渗透性的变化而变化,渗流方向符合水流“折射定律”；自干滩往下游方向,浸润面呈“左岸高、右岸低”的斜面,库水除下渗和向初期坝方向运移外,还伴随有由尾矿库左岸到右岸的分量,呈现出三维流特征。(5)在稳定渗流场的条件下,三维结果与二维结果呈现出很好的一致性,但是二维结果普遍比三维结果大。理论上分析,三维模型更加贴近工程的实际情况,因此在实际工程建设中应将三维渗流场结果作为参考。(6)在工程区的气候条件下,随着降雨强度的增加,尾矿库内浸润线持续爬升,在旱季末雨季初,浸润线与堆积坝下游坡面仅有数米之差,雨季末已经与下游坡面重合,导致坝面大面积渗水；降雨强度并未对初期坝附近浸润线埋深产生较大的影响,始终从初期坝坝体中部穿过,对尾矿库安全运行产生极大威胁。(7)本研究通过对MODFLOW软件各个边界条件程序包的研究,尝试将MODFLOW的外应力子程序包排水管(DRAIN)用来模拟第二类边界条件,并将其应用于确定三维尾矿库浸润面问题上,收敛情况良好,成为本文的一个创新点。
【关键词】：尾矿库 渗流场特征 浸润线(面) 数值模拟
【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6-8
• Abstract8-13
• 第一章 绪论13-23
• 1.1 论文选题依据及研究意义13-15
• 1.2 国内外尾矿库渗流场研究现状综述15-18
• 1.3 当前研究的不足18
• 1.4 本文的主要研究内容18-19
• 1.5 论文取得的研究成果19-23
• 第二章 研究区工程地质背景23-33
• 2.1 研究区自然地理位置及工程概况23-24
• 2.2 区域地形地貌24-25
• 2.3 区内气候条件25-26
• 2.4 区域构造26-29
• 2.4.1 工程区外围构造26-28
• 2.4.2 工程区内构造28-29
• 2.5 区内地层29-31
• 2.6 区域地壳稳定性31-32
• 2.6.1 新构造运动31
• 2.6.2 地震31-32
• 2.7 本章小结32-33
• 第三章 研究区水文地质评价33-41
• 3.1 泉点分布及其流量特征34-37
• 3.1.1 泉点分布特征35
• 3.1.2 地下水出露特征35-37
• 3.1.3 泉点流量特征37
• 3.2 冲沟地表水流量特征37-38
• 3.3 库区水文地质评价38-41
• 第四章 研究区二维稳定渗流场模拟41-59
• 4.1 地下水渗流理论基础41-46
• 4.1.1 渗流的连续性方程41-42
• 4.1.2 潜含水层中地下水运动的基本微分方程(Dupuit假设)42-44
• 4.1.3 定解条件44-46
• 4.1.3.1 边界条件44-45
• 4.1.3.2 初始条件45-46
• 4.2 有限元法基本原理46
• 4.3 Geo-Seep/W地下水渗流分析软件简介46-47
• 4.4 二维稳定渗流场模拟47-56
• 4.4.1 地层概化47-48
• 4.4.2 计算剖面选择48
• 4.4.3 计算模型与介质参数48-49
• 4.4.4 结果分析49-56
• 4.4.4.1 尾矿库二维稳定渗流场分析49-50
• 4.4.4.2 二维稳定渗流场下浸润线埋深影响因素分析50-55
• 4.4.4.3 二维稳定渗流场下尾矿库渗漏量评价55-56
• 4.5 本章小结56-59
• 第五章 研究区三维渗流场模拟59-75
• 5.1 有限差分法基本原理59
• 5.2 Visual MODFLOW软件介绍59-60
• 5.3 三维渗流场模拟60-72
• 5.3.1 计算模型概化与介质参数60-62
• 5.3.2 三维稳定渗流场结果分析62-71
• 5.3.2.1 尾矿库正常运行时稳定渗流场分析62-65
• 5.3.2.2 三维稳定渗流场下浸润线埋深影响因素分析65-69
• 5.3.2.3 三维稳定渗流场下尾矿库渗漏量评价69
• 5.3.2.4 二维与三维稳定渗流场模拟结果对比69-71
• 5.3.3 增加降雨条件的尾矿库三维非稳定渗流场分析71-72
• 5.4 MODFLOW在含有自由面渗流场中应用的注意问题72-74
• 5.5 本章小结74-75
• 第六章 结论75-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-81
• 附录A (攻读硕士学位期间发表的论文）81
• 附录B (攻读硕士学位期间参与的研究课题）81

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 赵杰,李淑英;尾矿坝浸润线控制[J];西部探矿工程;2005年02期

2 冯煜彪;;浸润线出逸高度对某尾矿库坝体稳定性的影响分析[J];有色金属(矿山部分);2010年05期

3 李宝;郑礼全;邹亚飞;;灰坝浸润线测量及绘制的一种新方法[J];矿山测量;2012年03期

4 张春生,蒋卫东;尾矿坝浸润线时空混沌及其安全机理[J];安全与环境学报;2005年01期

5 方国清;郑选荣;卫建军;;尾矿库浸润线降低技术研究[J];西部探矿工程;2009年10期

6 齐清兰;张力霆;谷芳;周国斌;;影响尾矿库渗流场的因素及降低浸润线的措施[J];金属矿山;2009年12期

7 陈星;;尾矿堆积坝渗透系数比对浸润线的影响分析[J];有色金属(矿山部分);2011年06期

8 张岳安;周科平;;浸润线埋深对尾矿坝稳定性的指标满意度敏感性分析[J];中国安全科学学报;2013年10期

9 陈津端;李仕武;宁立波;易诚;;某尾矿坝体浸润线有限元模拟分析[J];湖南科技大学学报(自然科学版);2007年04期

10 李娟;李翠平;李春民;李仲学;;支持向量回归机在尾矿坝浸润线预测中的应用[J];中国安全生产科学技术;2009年01期

中国重要会议论文全文数据库 前2条

1 谢新宇;杨相如;刘开富;朱向荣;;坡前水位骤变情况下边坡浸润线的求解[A];第三届全国岩土与工程学术大会论文集[C];2009年

2 周理武;毛根海;宋建锋;陈观胜;;围垦区地下水位的控制及计算方法[A];浙江省“生态围垦及其实施的工程技术”专辑[C];2006年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 王昆;个旧象冲尾矿库渗流分析[D];昆明理工大学;2016年

2 周敏;基于无线通讯技术的水库浸润线监测系统设计[D];昆明理工大学;2013年

3 王倩;粘土心墙坝渗透试验及坝体稳定性研究[D];山东大学;2015年

，

本文编号：946931