尾礦庫混合式筑壩壩體穩(wěn)定性研究.pdf

1、礦產(chǎn)資源在國民經(jīng)濟(jì)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(chǎn)資源。由于我國大多數(shù)礦產(chǎn)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(chǎn)及下游居民生命財(cái)產(chǎn)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(yù)測研究意義重大。
　　 大紅山龍都尾礦庫是我國為數(shù)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(xué)性質(zhì)進(jìn)行了試驗(yàn)測試基礎(chǔ)上，采用理論分析和數(shù)值模擬等綜合性研究方法、對該尾礦庫的穩(wěn)定性進(jìn)行了分析與預(yù)測，研究成果可為該尾礦庫的設(shè)計(jì)、施工及生產(chǎn)管理提供技術(shù)支撐，并可為類似尾礦庫的設(shè)計(jì)和安全運(yùn)行所借鑒。論文涉及的主要工作內(nèi)容和取得的科研成果如下：
　　 ①利用改造的土工試驗(yàn)儀器，針對不同粒徑對非飽和尾礦的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的影響進(jìn)行了試驗(yàn)測試，結(jié)果顯示，隨著尾礦中

3、值粒徑的增大，非飽和尾礦的內(nèi)聚力(c)會降低，而內(nèi)摩擦角(φ)會增大。
　　 ②利用ANSYS數(shù)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(jìn)行了模擬計(jì)算，結(jié)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(yīng)力場的分布規(guī)律。結(jié)果顯示，龍都尾礦庫混合式堆壩達(dá)到+700m標(biāo)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(diǎn)(即壩頂處)最大達(dá)到3.63m左右，單位壩高沉降量為2.02％；最大垂直地應(yīng)力為-2.17×106Pa，最大水平地應(yīng)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(jì)算，獲得了龍都尾礦庫現(xiàn)狀情況下壩體穩(wěn)定性的定量數(shù)據(jù)，預(yù)測了未來混合式堆壩壩體穩(wěn)定性的結(jié)果。
　　 1)采用單一上游法堆積尾礦壩達(dá)到+620.0m標(biāo)高下(現(xiàn)狀情況)，尾礦壩的抗滑穩(wěn)定系數(shù)分別為：正常運(yùn)行情況下瑞典法為2.071、簡化畢肖普法為2.127；洪水運(yùn)行情況下瑞典法為1.673、簡化畢肖普法為1.695；特殊運(yùn)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(jié)果

6、與現(xiàn)場的實(shí)際情況相吻合。
　　 2)按照設(shè)計(jì)的混合式堆壩達(dá)到+700.0m標(biāo)高(壩高180m)時，尾礦壩的抗滑穩(wěn)定系數(shù)分別為：正常運(yùn)行情況下瑞典法為1.277、簡化畢肖普法為1.422；洪水運(yùn)行情況下瑞典法為1.259、簡化畢肖普法為1.406；特殊運(yùn)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(shù)略高于規(guī)范值，富裕程度不大，因此，應(yīng)該加強(qiáng)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(biāo)高的尾礦壩的穩(wěn)定進(jìn)行了計(jì)算分析。結(jié)果顯示，壩體穩(wěn)定系數(shù)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(yán)格按照設(shè)計(jì)要求的1:4.0的壩外坡等技術(shù)參數(shù)、進(jìn)行壩體的堆筑，以免堆積過程中出現(xiàn)陡坡，從而引起壩體發(fā)生局部坍塌等不良現(xiàn)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