降雨條件下尾礦壩穩(wěn)定性分析.pdf

1、尾礦庫(kù)是礦山生產(chǎn)設(shè)施的重要組成部分,近年來國(guó)內(nèi)發(fā)生數(shù)起重大事故,致人民的生命財(cái)產(chǎn)遭受巨大損失。調(diào)查發(fā)現(xiàn)大量尾礦壩失事事故原因與降雨關(guān)系密切。現(xiàn)行規(guī)范中尾礦壩穩(wěn)定性分析只需考慮最高洪水位有可能形成的穩(wěn)定滲透壓力。然而降雨是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程,如果只對(duì)降雨進(jìn)行穩(wěn)定滲流分析,可能會(huì)忽視降雨過程中壩體穩(wěn)定性問題。本文基于金山店鐵礦錫冶山尾礦壩工程實(shí)例,考慮筑壩過程中產(chǎn)生的超孔隙水壓力,進(jìn)行降雨過程中的流固耦合ABAQUS有限元分析,考查了該尾礦壩降雨

2、過程中以及降雨結(jié)束后孔隙水壓力等的變化情況,并應(yīng)用強(qiáng)度折減法計(jì)算降雨過程中以及降雨結(jié)束后壩體瞬態(tài)安全系數(shù)。
　　首先,對(duì)錫冶山尾礦壩從投產(chǎn)初期到59m標(biāo)高的施工過程進(jìn)行數(shù)值分析模擬。一方面,將計(jì)算得到的孔隙水壓力和位移等結(jié)果與已驗(yàn)證的數(shù)值分析模型以及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì),發(fā)現(xiàn)分布規(guī)律相同,符合較好,從而驗(yàn)證本文筑壩過程的數(shù)值分析模型;另一方面,分析筑壩過程中超孔隙水壓力產(chǎn)生和發(fā)展的過程。發(fā)現(xiàn)加載過程中產(chǎn)生超孔隙水壓力,固結(jié)過程中消

3、散部分超孔隙水壓力,然后進(jìn)行下一次加載固結(jié),未消散的超孔隙水壓力逐步疊加,成為尾礦壩穩(wěn)定性分析中不可忽視的因素。
　　然后,在筑壩完成的模型基礎(chǔ)上施加降雨邊界條件。一方面,進(jìn)行降雨過程中尾礦壩的性狀分析,發(fā)現(xiàn)壩體內(nèi)部存有大量超孔隙水壓力,降雨過程中,雨水入滲導(dǎo)致超孔隙水壓力逐步增加,在壩體內(nèi)部不同材料接觸處易形成滯水區(qū);另一方面,將數(shù)值模擬結(jié)果與人工降雨模型箱試驗(yàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì),發(fā)現(xiàn)分布規(guī)律相同,從而驗(yàn)證降雨過程的數(shù)值分析模型。

4、
　　最后,進(jìn)行影響壩體穩(wěn)定安全性的參數(shù)分析并應(yīng)用強(qiáng)度折減法計(jì)算降雨過程中以及降雨結(jié)束后壩體瞬態(tài)安全系數(shù)。結(jié)果表明:降雨強(qiáng)度越大安全系數(shù)下降越快;壩體標(biāo)高越高、筑壩速度越快,壩體穩(wěn)定性越差;強(qiáng)降雨易引發(fā)淺層破壞,弱降雨易引發(fā)深層破壞。并且在MATLAB環(huán)境下編寫了未來筑壩過程中的尾礦壩安全系數(shù)的計(jì)算程序,在65m～100m壩體標(biāo)高、0.9m/a～1.8m/a筑壩速度及0.2mm/h～70mm/h降雨強(qiáng)度范圍內(nèi),可以計(jì)算得到任意組合