木梓溝尾礦堆積壩的物理力學(xué)特性及壩體滲流場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)耦合分析.pdf

1、我國(guó)是一個(gè)礦業(yè)大國(guó)，尾礦庫是礦山選礦廠必不可少的設(shè)施，尾礦庫的安全運(yùn)營(yíng)不僅與礦山企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益有關(guān)，而且與庫區(qū)下游居民的生命財(cái)產(chǎn)及周邊環(huán)境息息相關(guān)。了解尾礦的物理力學(xué)特性，合理地計(jì)算尾礦壩在沖填過程中的滲流場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)分布是正確評(píng)價(jià)尾礦壩安全性的前提，具有重要的理論和實(shí)際意義。為此，本文以木梓溝尾礦庫為研究對(duì)象，在對(duì)尾礦進(jìn)行物理力學(xué)特性試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行尾礦堆積壩的滲流場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)耦合分析。
　　首先，對(duì)各種尾礦進(jìn)行了物理特性試驗(yàn)(顆

2、粒分析試驗(yàn)、比重試驗(yàn)、相對(duì)密度試驗(yàn)、擊實(shí)試驗(yàn)、界限含水量試驗(yàn))，并選取代表性的四種尾礦，對(duì)控制不同干密度所制備的重塑土樣進(jìn)行了力學(xué)特性試驗(yàn)(滲透試驗(yàn)、壓縮試驗(yàn)、靜三軸試驗(yàn))。得到了現(xiàn)場(chǎng)沉積尾礦的物理力學(xué)特性指標(biāo)，分析了滲透系數(shù)、壓縮性指標(biāo)、不同固結(jié)排水條件下三軸抗剪強(qiáng)度指標(biāo)隨尾礦物理性質(zhì)(孔隙比、顆粒組成)變化而變化的規(guī)律，確定了各種尾礦的鄧肯-張E-B模型參數(shù)，為對(duì)尾礦堆積壩進(jìn)行滲流場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)耦合分析提供了計(jì)算參數(shù)。
　　其次，

3、基于物理力學(xué)特性試驗(yàn)得到的計(jì)算參數(shù)，利用大型通用有限元軟件ABAQUS，并對(duì)其進(jìn)行二次開發(fā)引入鄧肯-張E-B本構(gòu)模型，在考慮滲透系數(shù)隨孔隙比和飽和度的變化的情況下，分四種工況模擬尾礦壩的沖填過程，進(jìn)行了模擬尾礦壩沖填過程的滲流--應(yīng)力耦合有限元分析計(jì)算，并基于有限元分析得到的滲流場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)，用圓弧法計(jì)算了尾礦壩下游邊坡的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，確定了沖填不同尾礦時(shí)尾礦堆積壩的最大沖填高度。分析了尾礦種類、壩高等因素對(duì)尾礦堆積壩的滲流場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)

4、和位移場(chǎng)及邊坡穩(wěn)定性的影響，得到了一些規(guī)律性的認(rèn)識(shí)。
　　最后，在不考慮飽和區(qū)中滲透系數(shù)隨孔隙比變化且滲透系數(shù)各向同性、各向異性的條件下，考慮飽和區(qū)中滲透系數(shù)隨孔隙比變化且改變不同的沖填速度、干灘長(zhǎng)度的條件下進(jìn)行應(yīng)力場(chǎng)與滲流場(chǎng)耦合分析，并在不考慮應(yīng)力場(chǎng)對(duì)滲流場(chǎng)耦合的條件下進(jìn)行滲流分析。分析了是否考慮飽和區(qū)中滲透系數(shù)隨孔隙比變化、滲流場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)耦合、滲透系數(shù)各向異性以及干灘長(zhǎng)度、沖填速度等因素對(duì)尾礦堆積壩的滲流場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)及穩(wěn)定性等的