尾矿坝稳定性及影响因素研究

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尾矿库作为矿山三大控制性工程之一,同时也是矿山的重大危险源[1]。总体来说我国尾矿库数量多,条件差,近年来发生了一系列尾矿库事故,给国家、企业及广大人民的生命财产造成了巨大的损失。尾矿库的稳定性和安全性已经成为各国政府、矿山企业、学术界所关注的重大问题。本文主要内容是通过查阅资料,分析影响尾矿坝稳定性的因素,通过数值模拟明确这些影响因素对坝体稳定性的影响规律,并结合工程实际,对尾矿坝稳定性进行分析。论文取得的主要成果如下:通过收集已发生的尾矿库事故资料,对国内外尾矿坝稳定性分析现状进行介绍,总结我国尾矿库特征。总结边坡稳定分析方法,得出每种方法的优缺点,最后选定论文采用数值模拟(拉格朗日元法)的方式,选用岩土工程中应用广泛,对非线性计算表现出色的FLAC3D软件为计算平台。尾矿坝稳定性影响因素分析主要从外因和内因两个方面进行。其中外因主要分析了库水位、干滩长度及下游坡比对尾矿坝浸润线的影响:库水位越高,干滩长度越短,下游坡度越陡,尾矿坝浸润线越高,越容易发生渗流破坏,坝体越不稳定。内因主要考虑了材料的粘聚力、内摩擦角对坝体安全系数的影响:尾矿材料的粘聚力越大,坝体的安全系数越高,潜在滑移面越缓;内摩擦角越大,坝体的安全系数越高,但是对潜在滑移面的影响较小。这些基础研究可为尾矿坝设计、监测及加固等方面提供理论依据。在尾矿坝稳定性分析方面,主要从静力稳定性和渗流稳定性进行分析。结合西辛庄尾矿库的工程实际,求解安全系数及确定潜在滑移面,对其进行静力稳定性评价;在渗流稳定性分析方面。根据数值模拟计算出的浸润线位置与实际测量位置进行对比分析,计算影响渗透力的指标,对尾矿坝在渗流场中的(局部)稳定性做出合理评价。
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