尾礦壩滲透破壞特性試驗研究.pdf

1、滲透破壞是影響尾礦壩穩(wěn)定性的一個不可忽視的因素。然而，目前在尾礦壩穩(wěn)定性方面的研究中對于滲透破壞關(guān)注甚少，對尾礦壩滲透破壞部位、形式以及發(fā)展演化過程更是缺乏系統(tǒng)的研究，導致相關(guān)設(shè)計規(guī)范中缺少對尾礦壩防滲設(shè)計的明確規(guī)定，直接影響了尾礦壩的安全運行。鑒于此，本文將系統(tǒng)地探討尾礦壩各典型部位的滲透破壞特性及發(fā)展演化規(guī)律，主要研究內(nèi)容和結(jié)論包括：
　?。?）在歸納各滲透破壞類型特征的基礎(chǔ)上，結(jié)合尾礦壩實際運行情況，系統(tǒng)分析并總結(jié)尾礦壩的滲

2、透破壞易發(fā)部位和主要滲透破壞形式。
　?。?）在理論分析的基礎(chǔ)上，進行尾礦壩壩坡的室內(nèi)砂槽模型試驗，觀察其滲透破壞形式和發(fā)展演化規(guī)律，探討重點影響因素對壩坡滲透破壞的作用規(guī)律，并在試驗的基礎(chǔ)上對壩坡滲流場進行數(shù)值分析，進一步印證試驗結(jié)論。結(jié)果表明：尾礦壩壩坡滲透破壞更易發(fā)生的破壞形式是由于浸潤線逸出形成壩面沼澤化，導致坡面局部滑塌，并不斷向內(nèi)向上發(fā)展，最終導致壩體大面積失穩(wěn)坍塌，且坡腳處距初期壩頂約為總堆積壩高的1/5的范圍為滲透

3、破壞危險區(qū)域；增大壩體的固結(jié)程度、減緩堆積壩坡比、控制上游水位的上升速率以及提高初期壩透水性均對阻礙壩坡滲透破壞的發(fā)生發(fā)展有利，能有效降低壩坡破壞的位置，減小其破壞面積和影響范圍，降低破壞的嚴重性；跟據(jù)試驗結(jié)果，結(jié)合原有判別公式，提出壩坡滲透破壞臨界條件修正公式 J=0.31×w'cosβ(tanθ-tanβ)+c/rw+0.17×n+0.47×m+0.225。
　?。?）進行尾礦壩壩肩的室內(nèi)砂槽模型試驗，觀察其滲透破壞形式和發(fā)展

4、演化規(guī)律，探討重點影響因素對壩肩滲透破壞的作用規(guī)律，并在試驗的基礎(chǔ)上對壩肩滲流場進行數(shù)值分析，進一步印證試驗結(jié)論。結(jié)果表明：壩肩滲透破壞呈現(xiàn)顆粒群的起動—接觸面形成裂縫—流土破壞的發(fā)展演化過程；增加尾礦砂固結(jié)度、加大接觸面粗糙度以及減緩上游水位上升速率均能加大壩肩滲透破壞的發(fā)生難度，有效控制其發(fā)展演化，且砂樣孔隙率每減少13％，對應臨界破壞水頭有效增大7%左右；跟據(jù)試驗結(jié)果，結(jié)合原有判別公式，提出壩肩滲透破壞臨界條件修正公式 J=1.3

5、2（Gs-1）（1-n）+0.21C。
　　（4）進行尾礦壩壩基的室內(nèi)砂槽模型試驗，觀察其滲透破壞形式和發(fā)展演化規(guī)律，探討重點影響因素對壩基滲透破壞的作用規(guī)律，并在試驗的基礎(chǔ)上對壩基滲流場進行數(shù)值分析，進一步印證試驗結(jié)論。結(jié)果表明：壩基的滲透破壞形式主要表現(xiàn)為接觸流土破壞（可能會伴隨接觸沖刷破壞），其發(fā)展演化過程呈現(xiàn)局部跑砂—局部塌陷—壩體大面積垮塌三個階段；增大尾礦壩體的固結(jié)程度有助于阻礙尾礦砂粒向壩基流失，而上游水位上升過快對