细粒尾矿堆积坝模型试验及数值模拟

论文题目: 细粒尾矿堆积坝模型试验及数值模拟

论文类型: 硕士论文

论文专业: 采矿工程

作者: 余果

导师: 尹光志

关键词: 细粒尾矿,尾矿坝,稳定性,加筋,数值模拟,程序

文献来源: 重庆大学

发表年度: 2005

论文摘要: 细粒尾矿筑坝一直是上游法尾矿坝工程的重要研究课题。由于细粒尾矿在颗粒组成、物理性质等方面的差异,使得细粒尾矿堆成的坝体静、动力稳定性较一般尾矿坝差。国内外矿山中,由于尾矿坝工程的失效,造成严重危害的事例屡见不鲜。因此,如何改善细粒尾矿堆积坝的安全稳定性,提高坝体堆筑高度,延长其使用年限,一直倍受世人关注。本文采用室内试验、数值计算和工程实践相结合的方法,根据土工合成材料的加固机理,选用抗拉性能较高的土工合成材料来提高细粒尾矿堆积坝的稳定性能,获得了细粒尾矿堆积坝加筋前后变形破坏等方面的规律,研究了云南大红山铜矿龙都尾矿库加筋技术措施的可行性,并扩大了加筋技术应用范围,具有重要的理论意义和工程实际价值。选用云南大红山铜矿龙都尾矿库的细粒尾矿砂作为填料土,分别采用土工织物、土工格栅、土工网3种工程上最常用的土工材料作为加筋材料,在自行设计制作的实验装置上对坝体稳定性进行了物理模型试验研究。试验结果表明在细粒尾矿堆积坝中加铺土工材料,可使土工材料与尾矿砂一起形成一个复合体,共同承受外部和内部荷载作用,有效地提高细粒尾矿堆积坝强度,减小不均匀沉降,提高坝体稳定性。在试验过程中还发现,堆坝坡度对尾矿坝稳定性有明显影响,并通过对各加筋材料加筋效果的比较,选择出最优化筋材,为实际细粒尾矿加固工程提供了依据。采用FLAC3.30数值程序,对细粒尾矿堆积坝进行无筋和加筋两种工况的数值模拟计算,分别得到了细粒尾矿堆积坝到一定标高时的应力、应变以及坝体位移变形等规律,比较了两种工况下坝体变形差异,并进一步检验了细粒尾矿堆积坝加筋加固的作用与效果。

论文目录:

中文摘要

英文摘要

1 绪论

1.1 尾矿库概述

1.2 细粒尾矿

1.3 尾矿坝研究现状及评述

1.3.1 尾矿坝堆筑

1.3.2 尾矿坝渗流及排渗

1.3.3 尾矿坝地震反应研究

1.3.4 尾矿库溃坝

1.3.5 尾矿库环境污染

1.4 本文的研究内容与方法

2 加筋土作用机理及土工合成材料

2.1 加筋土技术应用概况

2.2 加筋土的作用机理

2.2.1 等效围压理论

2.2.2 似粘聚力理论

2.2.3 摩擦加筋理论

2.2.4 Juran 加筋理论

2.3 模型评述

2.4 土工合成材料

2.4.1 土工合成材料的分类

2.4.2 土工合成材料的功能

3 大红山铜矿龙都尾矿库概况

3.1 龙都尾矿库的设计规划

3.1.1 工程概况

3.1.2 尾矿颗粒组成及堆积坝体地层结构

3.1.3 初期坝和堆积坝

3.2 龙都尾矿库现状

3.3 目前存在的问题

4 细粒尾矿堆积坝物理模型试验

4.1 概述

4.2 细粒尾矿的颗粒组成

4.3 试验加筋材料的选择

4.3.1 土工织物

4.3.2 土工格栅

4.3.3 土工网

4.4 模型试验内容及目的

4.4.1 试验内容

4.4.2 模型试验目的

4.5 模型试验研究方法

4.5.1 位移跟踪法

4.5.2 预应变加筋法

4.6 试验装置及材料

4.7 试验步骤

4.8 模型试验结果及分析

4.8.1 模型试验结果

4.8.2 结果分析

4.9 本章小结

5 细粒尾矿堆积坝的数值模拟计算

5.1 概述

5.2 拉格朗日元法

5.2.1 基本原理

5.2.2 特征及适用范围

5.3 计算程序FLAC 简介

5.3.1 FLAC 程序特点及应用范围

5.3.2 FLAC 算法流程

5.3.3 正负号的确定

5.4 计算模型的建立

5.4.1 模型的建立及边界条件的确定

5.4.2 材料模型与参数的选取

5.5 计算结果及分析

5.5.1 无筋尾矿堆积坝的变形分析

5.5.2 加筋处理后的变形分析

5.6 本章小结

6 结论与建议

6.1 结论

6.2 有待进一步研究的问题

致谢

参考文献

附录

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学位论文版权使用授权书

发布时间: 2006-12-05

参考文献

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