尾礦壩滲流場(chǎng)分析及其水土交互作用機(jī)理研究.pdf

1、我國(guó)是礦業(yè)大國(guó)，冶金、有色、化工、核工業(yè)、建材和輕工業(yè)等行業(yè)的礦山都有尾礦設(shè)施。尾礦壩是其中最主要的組成部分，尾礦壩的安全問(wèn)題直接關(guān)系到環(huán)境和人類(lèi)的安全。滲流是影響尾礦壩安全性的重要因素，因此，更精確的尾礦壩滲流場(chǎng)模擬，更準(zhǔn)確的致災(zāi)機(jī)理模型，具有重要的理論和實(shí)踐意義。
　　 尾礦壩中的滲流問(wèn)題是復(fù)雜的飽和一非飽和非穩(wěn)定流固耦合滲流問(wèn)題，文中推導(dǎo)了尾礦壩中飽和一非飽和滲流微分方程、控制方程及定解條件，闡述了邊界條件類(lèi)型與選擇，并探

2、討了模型計(jì)算中有關(guān)參數(shù)的獲取方法。
　　 尾礦是由固、液(水)、氣三相組成的復(fù)雜多孔介質(zhì)，各相的狀態(tài)及其相互作用對(duì)尾礦的物化性質(zhì)及土體強(qiáng)度都有重要影響，其中最主要的作用發(fā)生在水-土之間。水土交互作用與尾礦壩滲流場(chǎng)密不可分，本文基于尾礦的多孔介質(zhì)特性，主要研究了尾礦壩滲流場(chǎng)內(nèi)的水土交互作用，將水土作用理論應(yīng)用于尾礦壩的滲流場(chǎng)分析，并概括為水土化學(xué)作用、水土物理作用、滲流作用及化學(xué)、物理-滲流耦合作用四方面，綜合歸納分析了各自的作用

3、類(lèi)型、特點(diǎn)及主控因素。在尾礦壩穩(wěn)定性分析方面，首次嘗試從微觀機(jī)理分析入手，并考慮了化學(xué)場(chǎng)的影響，根據(jù)化學(xué)動(dòng)力學(xué)及相關(guān)試驗(yàn)，提出了化學(xué)作用對(duì)尾礦壩工程有重要影響。
　　 和尚峪尾礦壩是一個(gè)典型的上游式堆筑壩，本文收集整理了和尚峪尾礦壩的地形、地質(zhì)及水文資料，各堆積層的滲透系數(shù)、容重、粘聚力、摩擦角、孔隙比等基本物理力學(xué)參數(shù)，提出了水土交互作用下的尾礦土吸力(包括基質(zhì)吸力和滲透吸力)的變化問(wèn)題，在此基礎(chǔ)上，利用傳統(tǒng)的土一水特征曲線，

4、結(jié)合工程實(shí)際資料，建立了考慮水土交互作用影響的滲透系數(shù)函數(shù)模型，并利用此模型運(yùn)用Phase巖土工程有限元軟件進(jìn)行了尾礦壩滲流場(chǎng)模擬。
　　 本文在滲流場(chǎng)中水土的交互作用機(jī)理方面進(jìn)行了有益的嘗試，為滲流場(chǎng)中尾礦顆粒的微觀作用機(jī)理提供了參考，為尾礦壩的致災(zāi)機(jī)理研究提供了新的思路。尾礦壩滲流場(chǎng)內(nèi)水土交互作用機(jī)理，對(duì)完善尾礦壩工程的結(jié)構(gòu)安全性與環(huán)境穩(wěn)定性耦合分析具有重要的參考價(jià)值，對(duì)改進(jìn)尾礦壩設(shè)計(jì)和災(zāi)害治理也具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值