尾礦庫混合式筑壩壩體穩(wěn)定性研究.pdf

1、礦產資源在國民經濟發(fā)展過程中占有非常重要的地位，我國有95％以上的能源和85％的工業(yè)原料取自于礦產資源。由于我國大多數礦產資源的品位較低，在選礦過程中會排出大量的廢渣，即尾礦。尾礦庫就是人工建造的、用于儲存尾礦的場所，它是礦山最大的危險源之一。許多事故表明，尾礦庫一旦失事，將給礦山企業(yè)生產及下游居民生命財產造成巨大的損失。因此，針對尾礦庫工程開展穩(wěn)定性分析與安全預測研究意義重大。
　　 大紅山龍都尾礦庫是我國為數不多、采用混合式

2、堆壩的大型尾礦庫。本論文以大紅山龍都尾礦庫為研究對象，在對入庫尾礦的物理力學性質進行了試驗測試基礎上，采用理論分析和數值模擬等綜合性研究方法、對該尾礦庫的穩(wěn)定性進行了分析與預測，研究成果可為該尾礦庫的設計、施工及生產管理提供技術支撐，并可為類似尾礦庫的設計和安全運行所借鑒。論文涉及的主要工作內容和取得的科研成果如下：
　　 ①利用改造的土工試驗儀器，針對不同粒徑對非飽和尾礦的抗剪強度指標的影響進行了試驗測試，結果顯示，隨著尾礦中

3、值粒徑的增大，非飽和尾礦的內聚力(c)會降低，而內摩擦角(φ)會增大。
　　 ②利用ANSYS數值分析軟件，就龍都尾礦庫兩種堆壩方式下的壩體地下滲流場的分布規(guī)律進行了模擬計算，結果顯示，單一上游法與混合法堆壩壩體滲流場的差異較大。尤其是浸潤線的位置，靠近壩底部位兩者基本相似，但在靠近壩頂部位，兩者差距很大，混合式堆壩的浸潤線位置明顯深于上游法的，更利于壩體的穩(wěn)定。所以，從壩體滲流場的分布規(guī)律可以看出，混合式堆壩要優(yōu)于單一上游法。

4、
　　 ③研究了單一上游法堆積尾礦與混合式堆積尾礦壩的壩體地應力場的分布規(guī)律。結果顯示，龍都尾礦庫混合式堆壩達到+700m標高(180m)時，壩頂水平方向的變形位移不大，最大約為0.92m，垂直方向的變形位移較大，最高點(即壩頂處)最大達到3.63m左右，單位壩高沉降量為2.02％；最大垂直地應力為-2.17×106Pa，最大水平地應力為-0.916×106Pa。
　　 ④采用SLIDE軟件，通過極限平衡法中的靜力和動力

5、(擬靜力法)穩(wěn)定性計算，獲得了龍都尾礦庫現狀情況下壩體穩(wěn)定性的定量數據，預測了未來混合式堆壩壩體穩(wěn)定性的結果。
　　 1)采用單一上游法堆積尾礦壩達到+620.0m標高下(現狀情況)，尾礦壩的抗滑穩(wěn)定系數分別為：正常運行情況下瑞典法為2.071、簡化畢肖普法為2.127；洪水運行情況下瑞典法為1.673、簡化畢肖普法為1.695；特殊運行情況下瑞典法為1.282、簡化畢肖普法為1.308，均滿足規(guī)范要求，尾礦壩處于穩(wěn)定狀態(tài)。結果

6、與現場的實際情況相吻合。
　　 2)按照設計的混合式堆壩達到+700.0m標高(壩高180m)時，尾礦壩的抗滑穩(wěn)定系數分別為：正常運行情況下瑞典法為1.277、簡化畢肖普法為1.422；洪水運行情況下瑞典法為1.259、簡化畢肖普法為1.406；特殊運行情況下瑞典法為1.065、簡化畢肖普法為1.174，均滿足規(guī)范要求。但在特殊工況下，穩(wěn)定系數略高于規(guī)范值，富裕程度不大，因此，應該加強壩體地下水位(浸潤線)的控制，盡可能降低地下

7、水位。
　　 3)按照1:3.0的臨時外坡比，針對混合式堆壩過程中的+640m、+660m、+680m標高的尾礦壩的穩(wěn)定進行了計算分析。結果顯示，壩體穩(wěn)定系數均大于規(guī)范要求值，屬于安全狀態(tài)。所以，在混合式的堆筑過程中，要嚴格按照設計要求的1:4.0的壩外坡等技術參數、進行壩體的堆筑，以免堆積過程中出現陡坡，從而引起壩體發(fā)生局部坍塌等不良現象。
　　 4)如果采用兩種方法堆積到同樣的高度(+700m)，則混合式堆積壩的穩(wěn)定