秧田箐尾矿库稳定性分析与预测研究

论文摘要

矿产资源在国民经济发展过程中占有非常重要的地位,我国有95%以上的能源和85%的工业原料取自于矿产资源。而我国大多数矿产资源的品位较低,在选矿过程中排出大量的尾矿。尾矿库就是为储存尾矿而修建的构筑物,它是矿山最大的危险源。事实表明,尾矿库一旦失事,将给矿山企业生产及下游人民生命财产造成巨大的损失。因此,对尾矿库进行稳定性分析及安全预测研究是非常必要的。本论文以玉溪矿业公司规划新建的尾矿库——秧田箐尾矿库为研究对象,在对入库尾矿的物理力学性质进行了试验测试基础上,采用室内堆坝模型试验、理论分析和数值模拟等综合的研究方法对该尾矿库的稳定性进行分析与预测,研究成果可为该尾矿库的设计、施工及生产管理提供技术支撑,并可为类似尾矿库的设计和安全运行所借鉴。完成的主要工作和取得的科研成果如下:①利用激光颗粒分析仪和室内土工试验,获得了该矿选厂排出的全尾矿的颗粒组成及其物理力学性质,这些成果可作为尾矿库设计和施工的基础资料。②按照秧田箐尾矿库可研阶段的设计资料,采用堆坝物理模型试验,演绎了未来该尾矿库的堆积过程,并模拟了尾矿库处于洪水工况下坝体地下水位的变化情况。通过试验,获得了尾矿库内干滩面长度、坡度、尾矿颗粒组成以及坝体浸润线埋深随坝高变化的规律。③根据堆坝试验所获得的基础资料,利用理论计算和数值模拟技术,对该尾矿坝的稳定性进行了模拟分析,获得了坝体在不同工况下、不同坝高的稳定系数以及对应的渗流场、应力场和位移场等的分布规律,为该尾矿库的设计和安全生产运营提供了技术保障。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 尾矿库工程概况
• 1.2.1 尾矿及尾矿堆积坝
• 1.2.2 尾矿库的灾害事故分析
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 尾矿的物理力学性质研究
• 1.3.2 尾矿堆积坝的结构研究
• 1.3.3 尾矿坝的稳定性计算与评价方法
• 1.4 秧田箐尾矿库工程项目简介
• 1.5 本文的研究内容
• 2 入库全尾矿的物理力学性质
• 2.1 引言
• 2.2 尾矿材料的物理性质
• 2.2.1 尾矿的颗粒组成分析
• 2.2.2 尾矿材料的基本物理指标
• 2.3 尾矿材料的力学性质
• 2.3.1 尾矿材料的压缩性
• 2.3.2 尾矿材料的渗透性
• 2.3.3 尾矿材料的抗剪强度特性
• 2.3.4 尾矿材料的非线性力学指标
• 2.4 小结
• 3 秧田箐尾矿库堆坝模型试验
• 3.1 引言
• 3.2 模型试验原理与参数的确定
• 3.2.1 模型实验原理
• 3.2.2 相似参数的确定
• 3.3 坝体结构的模型试验研究
• 3.3.1 模型试验目的与研究内容
• 3.3.2 模型试验材料及装置
• 3.3.3 堆坝模型试验过程
• 3.4 模型试验结果及分析
• 3.4.1 干滩面坡度的变化规律
• 3.4.2 干滩面尾矿颗粒的分布规律
• 3.4.3 正常工况下坝体浸润线的变化规律
• 3.4.4 洪水工况下坝体浸润线的变化规律
• 3.4.5 坝体堆积材料的物理力学性质
• 3.5 小结
• 4 秧田箐尾矿库的稳定性分析与预测
• 4.1 引言
• 4.2 尾矿坝稳定性计算方法和分析流程
• 4.3 基于极限平衡法的尾矿坝静力和动力稳定性分析
• 4.3.1 极限平衡法计算原理
• 4.3.2 荷载工况和稳定系数规范要求值
• 4.3.3 秧田箐尾矿坝稳定计算模型
• 4.3.4 秧田箐尾矿坝稳定计算结果与分析
• 4.4 秧田箐尾矿库（坝）应力场的数值计算
• 4.4.1 有限元法基本原理
• 4.4.2 考虑流固耦合作用下尾矿库（坝）应力场的数值模拟
• 4.4.3 数值模拟结果与分析
• 5 结论和建议
• 5.1 研究结论
• 5.2 建议与讨论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A:作者在攻读硕士学位期间的科研情况
• B：攻读硕士学位期间发表论文情况