尾矿库堆坝试验研究及稳定性分析

论文摘要

尾矿库是一种特殊的工业建筑物,是矿山三大控制性质工程之一。它的运营好坏,不仅影响到一个矿山企业的经济效益,而且与库区下游居民的生命财产安全问题及周边环境息息相关。尾矿库一旦发生事故,将会造成十分严重的后果。凉山矿业有限公司拟在小打鹅沟新建一座尾矿库,属于山谷型尾矿库,小打鹅尾矿库采用上游法堆坝方式进行堆坝,初期坝坝顶标高1240m。本文以该尾矿库为研究对象,通过理论分析、物理模型试验、数值计算、工程实践相结合的方法,对室内尾矿的沉积规律和坝体的结构特点、尾矿的物理力学特性、以及尾矿堆积坝的稳定性等进行了系统研究。完成的主要工作和取得的科研成果如下:①以小打鹅尾矿库的设计资料为依据,按照1:200的比尺缩小,堆积尾矿坝体模型。按照设计资料,在尾矿堆积坝体中埋设排水井、排水管以及地下水位测量管,测试尾矿堆积坝的渗流特性,探明了浸润线的位置,探索库内尾矿的沉积规律（颗粒分布情况）和坝体的结构特点（干滩面坡度、长度和分层）。②利用2D-FLOW软件进行了尾矿坝渗流场的数值计算分析。③对尾矿坝静力和动力稳定性进行了极限平衡法分析。④利用ANSYS软件,对小打鹅尾矿库进行数值模拟计算,得出尾矿坝体的应力、应变等分布规律、坝体的变形和位移,以及正常情况下和洪水情况下的主应力和剪应力等。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 尾矿工程概述
• 1.2.1 尾矿及其分类
• 1.2.2 尾矿库及其分类
• 1.3 尾矿堆积形式
• 1.3.1 上游式堆坝法
• 1.3.2 下游式堆坝法
• 1.3.3 中线式堆坝法
• 1.3.4 高浓度尾矿堆积法（圆锥法）
• 1.3.5 水库式尾矿堆积法（尾矿库挡水坝）
• 1.4 尾矿库事故原因及其研究现状
• 1.5 本文的研究内容
• 2 小打鹅尾矿库工程概况及堆坝方法工艺研究
• 2.1 小打鹅尾矿库工程概况
• 2.1.1 小打鹅尾矿库的特点
• 2.1.2 库区场地的工程地质条件与水文条件
• 2.1.3 结论与建议
• 2.2 小打鹅尾矿库堆坝方法与工艺研究
• 2.2.1 概述
• 2.2.2 堆坝方法研究
• 2.2.3 旋流分级上游法筑坝技术
• 3 小打鹅尾矿库堆坝模型试验研究
• 3.1 模型试验的理论与试验设计
• 3.1.1 模型试验原理与方法
• 3.1.2 本课题模型试验采用的相似原理
• 3.2 堆坝模型试验研究
• 3.2.1 模型试验目的
• 3.2.2 模型试验内容
• 3.2.3 模型试验装置
• 3.2.4 模型试验材料
• 3.3 模型试验过程
• 3.4 试验结果及分析
• 3.4.1 试验结果
• 3.4.2 试验结果分析
• 3.5 尾矿力学性质测试
• 3.5.1 试验依据与测试内容
• 3.5.2 尾矿力学性质测试指标
• 4 小打鹅尾矿库（坝）的稳定性分析与研究
• 4.1 概述
• 4.2 尾矿坝稳定性计算方法和分析流程
• 4.3 尾矿库（坝）地下渗流场的数值计算
• 4.3.1 地下渗流场有限元计算原理
• 4.3.2 基于2D-FLOW 软件数值计算与结果分析
• 4.4 尾矿坝静力和动力稳定性极限平衡法分析
• 4.4.1 计算原理与计算程序
• 4.4.2 荷载工况和稳定系数规范要求值
• 4.4.3 计算剖面与材料分区
• 4.4.4 尾矿材料的物理力学参数确定
• 4.4.5 尾矿坝稳定性计算结果
• 4.5 小打鹅尾矿库（坝）应力场的数值计算
• 4.5.1 有限元法基本原理
• 4.5.2 小打鹅尾矿库（坝）的数值模拟计算
• 4.5.3 数值模拟计算结果与分析
• 5 研究结论与建议
• 5.1 研究结论
• 5.2 建议与讨论
• 致谢
• 参考文献
• 附录