降雨条件下干堆尾矿坝稳定性分析及设计坡比的探讨

发布时间：2017-08-27 02:00

  本文关键词：降雨条件下干堆尾矿坝稳定性分析及设计坡比的探讨

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【摘要】：尾矿干堆是一种既安全又经济的堆存方式,与传统湿堆有着本质上的区别。现行的《尾矿设施设计规范》对干堆尾矿库的要求过于笼统:一方面干堆尾矿库的设计标准还是参照传统湿堆的相关标准,这显然不能完全发挥出干堆尾矿库在经济上的优势;另一方面干堆尾矿库在稳定性计算中不考虑洪水工况明显存在极大的安全隐患,特别是近年来干堆尾矿库在南方多雨区迅速发展,而降雨导致表面入渗会对干堆尾矿库稳定性产生不利影响。本研究通过数值模拟的手段,对降雨入渗条件下干堆尾矿坝稳定性进行分析,发现单次降雨入渗会导致干堆尾矿坝安全系数下降20%—25%左右,并且最终导致尾矿坝产生表层破坏;通过对干尾砂物理力学性质的研究表明干尾砂物理力学性质随含水率增加呈下降趋势。通过对降雨入渗规律研究,提出了两种降雨量与入渗量的定量计算方法:基于下垫面入渗能力的计算方法和基于产流参数的计算方法。并通过对入渗水分布规律研究,将降雨入渗过程分为两个阶段:饱和推进阶段和稳态分布阶段;并提出相应入渗深度的计算方法。结合数值模拟手段对稳定性分析,最终提出一套干堆尾矿库降雨工况稳定性计算模型“降雨量——入渗量——入渗深度——安全系数”,弥补了规范的缺失。再基于数值模拟的方法,探讨了提高干堆尾矿库库容能力的方式,加高扩容:对地基承载力要求较高;变坡扩容:此例可将设计坡比加至1:2.3,其它尾矿库可参照此方法计算相应的合理、经济的设计坡比。
【关键词】：尾矿库 干堆 稳定性 降雨入渗 坡比
【学位授予单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV649
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-23
• 1.1 选题背景10-11
• 1.2 研究意义11-13
• 1.3 研究现状13-20
• 1.3.1 尾矿干式堆存研究现状13-15
• 1.3.2 降雨入渗诱发坝坡失稳研究现状15-19
• 1.3.3 降雨入渗最大深度的研究19-20
• 1.4 主要研究内容及方法20-23
• 1.4.1 主要研究内容20-21
• 1.4.2 研究方法及技术路线21-23
• 2 干堆尾矿坝物理力学性质随降雨入渗变化规律23-30
• 2.1 实验方案设计23-25
• 2.1.1 样品来源23-24
• 2.1.2 实验方案设计24-25
• 2.2 尾矿砂密度随含水率变化规律25-26
• 2.3 抗剪强度参数随含水率的变化规律26-28
• 2.4 尾矿砂渗透系数28-30
• 3 干堆尾矿库降雨入渗规律研究30-43
• 3.1 降雨入渗理论30-32
• 3.1.1 降雨入渗理论的提出与发展30-31
• 3.1.2 干堆尾矿坝面产流机制31
• 3.1.3 降雨入渗——产流模式31-32
• 3.2 降雨入渗量计算模型32-36
• 3.2.1 干堆尾矿库防洪标准32
• 3.2.2 降雨参数32-34
• 3.2.3 入渗量计算34-36
• 3.3 入渗水分布规律36-43
• 3.3.1 水分垂直分布36-38
• 3.3.2 理论入渗深度38-40
• 3.3.3 水分垂直分布规律模型试验40-43
• 4 干堆尾矿库稳定性响应规律43-66
• 4.1 稳定性计算模型及相关参数的确定43-45
• 4.1.1 稳定性分析模型43-44
• 4.1.2 稳定性分析参数44-45
• 4.2 饱和推进阶段稳定性变化规律45-53
• 4.2.1 洪水工况45-49
• 4.2.2 特殊工况49-53
• 4.3 稳态分布阶段稳定性变化规律53-64
• 4.3.1 洪水工况53-59
• 4.3.2 特殊工况59-64
• 4.4 结论与建议64-66
• 4.4.1 降雨工况下64-65
• 4.4.2 降雨加地震工况65
• 4.4.3 建议65-66
• 5 干堆尾矿库设计坡比的探讨66-76
• 5.1 干堆尾矿坝稳定性要求66
• 5.2 干堆尾矿坝极端工况稳定性计算66-69
• 5.2.1 降雨量计算67
• 5.2.2 入渗深度计算67-68
• 5.2.3 稳定性计算68-69
• 5.3 干堆尾矿坝参数优化方案69-74
• 5.3.1 加高扩容69-71
• 5.3.2 变坡扩容71-74
• 5.4 结论及建议74-76
• 6 结论及展望76-80
• 6.1 结论76-79
• 6.1.1 全尾砂物理力学性质变化规律76-77
• 6.1.2 降雨对干堆尾矿坝稳定性影响规律77
• 6.1.3 干堆尾矿库降雨工况计算模型77-78
• 6.1.4 设计坡比优化78-79
• 6.2 展望79-80
• 参考文献80-84
• 致谢84-85
• 攻读硕士学位期间发表的论文及研究成果85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 ;国家安全监管总局等七部门关于印发全国尾矿库专项整治行动工作总结及下一步尾矿库综合治理行动重点工作安排的通知[J];国家安全生产监督管理总局国家煤矿安全监察局公告;2013年09期

2 陈伟;莫海鸿;陈乐求;;非饱和土边坡降雨入渗过程及最大入渗深度研究[J];矿冶工程;2009年06期

3 陈乾渝;;尾矿干堆库的设计探讨[J];现代矿业;2013年07期

4 陆长清;;南方多雨地区宜采用的尾矿干堆工艺及环境影响分析[J];江西科学;2014年01期

5 谢颂华;涂安国;莫明浩;张杰;;坡地径流与溶质输出研究进展[J];生态环境学报;2014年09期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 王峰;红壤丘陵区坡地降雨产流规律试验研究[D];华中农业大学;2007年

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本文编号：743801