木梓溝尾礦堆積壩的物理力學特性及壩體滲流場與應力場耦合分析.pdf

1、我國是一個礦業(yè)大國，尾礦庫是礦山選礦廠必不可少的設施，尾礦庫的安全運營不僅與礦山企業(yè)的經(jīng)濟效益有關，而且與庫區(qū)下游居民的生命財產(chǎn)及周邊環(huán)境息息相關。了解尾礦的物理力學特性，合理地計算尾礦壩在沖填過程中的滲流場和應力場分布是正確評價尾礦壩安全性的前提，具有重要的理論和實際意義。為此，本文以木梓溝尾礦庫為研究對象，在對尾礦進行物理力學特性試驗的基礎上，進行尾礦堆積壩的滲流場與應力場耦合分析。
　　首先，對各種尾礦進行了物理特性試驗(顆

2、粒分析試驗、比重試驗、相對密度試驗、擊實試驗、界限含水量試驗)，并選取代表性的四種尾礦，對控制不同干密度所制備的重塑土樣進行了力學特性試驗(滲透試驗、壓縮試驗、靜三軸試驗)。得到了現(xiàn)場沉積尾礦的物理力學特性指標，分析了滲透系數(shù)、壓縮性指標、不同固結排水條件下三軸抗剪強度指標隨尾礦物理性質(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)，為對尾礦堆積壩進行滲流場與應力場耦合分析提供了計算參數(shù)。
　　其次，

3、基于物理力學特性試驗得到的計算參數(shù)，利用大型通用有限元軟件ABAQUS，并對其進行二次開發(fā)引入鄧肯-張E-B本構模型，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，進行了模擬尾礦壩沖填過程的滲流--應力耦合有限元分析計算，并基于有限元分析得到的滲流場和應力場，用圓弧法計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、壩高等因素對尾礦堆積壩的滲流場、應力場

4、和位移場及邊坡穩(wěn)定性的影響，得到了一些規(guī)律性的認識。
　　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、干灘長度的條件下進行應力場與滲流場耦合分析，并在不考慮應力場對滲流場耦合的條件下進行滲流分析。分析了是否考慮飽和區(qū)中滲透系數(shù)隨孔隙比變化、滲流場與應力場耦合、滲透系數(shù)各向異性以及干灘長度、沖填速度等因素對尾礦堆積壩的滲流場、應力場及穩(wěn)定性等的