本文關(guān)鍵詞：云南會澤駕車磷礦細粒尾礦壩工程地質(zhì)特性及穩(wěn)定性研究

  更多相關(guān)文章： 磷礦細粒尾礦壩 工程地質(zhì)條件 微觀特性 流固耦合 穩(wěn)定性 動力學響應

【摘要】：尾礦庫主要用于堆存礦石選別后排出的尾礦或其他工業(yè)廢渣。如果尾礦壩發(fā)生潰壩,將嚴重危害下游生命和財產(chǎn)的安全,同時帶來環(huán)境和生態(tài)災難。磷礦細粒尾礦料的成分、顆粒組成結(jié)構(gòu)及孔隙結(jié)構(gòu)等微觀特性對尾礦料物理力學性質(zhì)有著及其重要的影響,因此對其微觀特性和力學特征進行研究具有重要的理論價值。地質(zhì)條件和壩體結(jié)構(gòu)因素是尾礦壩潰壩的主要原因,因此論文依托會澤縣駕車油房磷礦尾礦庫工程,通過現(xiàn)場勘察、試驗研究、理論分析、數(shù)值模擬等方法與手段,對磷礦細粒尾礦壩的庫區(qū)新構(gòu)造運動特征、磷礦細粒尾礦料的微觀特性、初始開裂模型、分層固結(jié)特性及其物理力學特性、庫體的滲流場、應力場、位移場、地震荷載作用下尾礦庫的穩(wěn)定性和動力學響應等特征參數(shù)進行分析。主要研究工作如下：(1)基于鉆探和各種地質(zhì)資料,研究區(qū)內(nèi)環(huán)境工程地質(zhì)條件對庫區(qū)穩(wěn)定性的影響,重點研究了新構(gòu)造運動對庫區(qū)穩(wěn)定性的影響。經(jīng)研究得到,研究區(qū)域?qū)儆诘釚|穹窿式上升區(qū),以斷塊差異升降為主的新構(gòu)造運動強烈。小江活動斷裂帶東支是控制庫區(qū)穩(wěn)定性的主要構(gòu)造帶,為典型的全新世強烈活動斷層。(2)對磷礦尾礦料的微觀特性進行研究。利用X射線熒光光譜儀、BET試驗、脫附-吸附試驗和掃描電鏡對磷礦細粒尾礦料與顆粒較粗的砂土和同屬細粒土的紅粘土進行成分、孔隙結(jié)構(gòu)、顆粒組成結(jié)構(gòu)的對比分析。結(jié)果表明,尾礦料成分較單一；相對于紅粘土,磷礦細粒尾礦料的孔結(jié)構(gòu)主要為介孔,基質(zhì)孔絕對含量較低,但相對含量較高,基質(zhì)孔容控制著非飽和尾礦料的基質(zhì)吸力的大小,間隙孔容是影響尾礦料的滲透性和壓縮性的主要原因；磷礦細粒尾礦料為粉粒,顆粒結(jié)構(gòu)為單粒結(jié)構(gòu)。磷礦尾礦料的顆粒雖然比粘土還細,但不具有粘土的特性。(3)對非飽和尾礦料的力學性質(zhì)開展研究�；谖驳V料微觀特征研究的基礎(chǔ)上,建立了適用于尾礦料的理想化球體顆粒模型,得到非飽和尾礦料基質(zhì)吸力特征；選用濾紙法測定磷礦尾礦料、砂土、一般粉土和紅粘土的基質(zhì)吸力,通過對比分析發(fā)現(xiàn),尾礦料的最大基質(zhì)吸力很小,這與尾礦料的孔隙結(jié)構(gòu)和顆粒組成結(jié)構(gòu)有關(guān)；對不同干密度、不同飽和度的磷礦尾礦料的抗剪強度試驗表明,不同干密度、不同飽和度的尾礦料抗剪強度指標有所變化,但差異不大,這與非飽和尾礦料的基質(zhì)吸力過小有關(guān)。(4)采用變濕應力研究尾礦料的應力狀態(tài)和開裂,建立了滿足圣維南原理的基于變濕的尾礦料裂隙開展模型,獲得了尾礦料初始裂隙間距和裂隙寬度的定量表達式。(5)對非飽和與飽和尾礦料固結(jié)特征進行研究。通過對不同干密度、不同飽和度的非飽和尾礦料試樣進行單向壓縮固結(jié)試驗,得到初始固結(jié)壓力能消除初始干密度對尾礦料壓縮特性的影響,尾礦料的壓縮特性對應力歷史不敏感,非飽和尾礦料壓縮過程具有明顯的階段性；在不引入波以耳方程的條件下推導出尾礦料初始變形方程；對飽和尾礦料進行的分層固結(jié)模型試驗研究表明飽和尾礦料具有和非飽和尾礦料相似的壓縮固結(jié)特征,在很小的初始固結(jié)壓力下土樣就會趨于穩(wěn)定,應力歷史對尾礦料的影響不大。(6)基于飽和一非飽和理論,建立了磷礦細粒尾礦壩的平面和三維有限元計算模型,并進行了不同工況下的滲流場與應力場的耦合分析和穩(wěn)定性計算。不同工況下的浸潤線最小埋深、抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求。應力近似呈近水平層分布,隨深度的增加而增大。位移極值區(qū)域近似沿庫區(qū)縱向?qū)ΨQ分布,位移大小自中心向外部呈環(huán)狀遞減的趨勢。(7)基于非線性時程分析法,建立了高烈度區(qū)磷礦細粒尾礦壩的動力有限元計算模型,并進行了不同工況下的瞬態(tài)響應分析、全時程穩(wěn)定性和液化分析。不同工況下的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求。初期壩和堆石子壩附近區(qū)域?qū)儆谳^危險區(qū)域。
【關(guān)鍵詞】：磷礦細粒尾礦壩 工程地質(zhì)條件 微觀特性 流固耦合 穩(wěn)定性 動力學響應
【學位授予單位】：昆明理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD926.4
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-15
• 第一章 緒論15-28
• 1.1 選題背景及意義15-16
• 1.2 相關(guān)領(lǐng)域研究現(xiàn)狀16-24
• 1.2.1 新構(gòu)造運動研究現(xiàn)狀16-19
• 1.2.2 滲流場與應力場的耦合分析研究現(xiàn)狀19-22
• 1.2.3 動力學響應及穩(wěn)定性研究現(xiàn)狀22-24
• 1.3 研究內(nèi)容與工作方案24-26
• 1.3.1 主要研究內(nèi)容24-25
• 1.3.2 技術(shù)路線25
• 1.3.3 主要試驗工作量25-26
• 1.4 論文創(chuàng)新點26-28
• 第二章 研究區(qū)環(huán)境工程地質(zhì)條件28-52
• 2.1 工程概況28-36
• 2.1.1 工程位置28
• 2.1.2 庫區(qū)自然地理及地形地貌28-32
• 2.1.3 尾礦庫工程概況32-36
• 2.2 庫區(qū)地質(zhì)特征36-43
• 2.2.1 地層巖性及其工程特性36-40
• 2.2.2 筑壩材料工程特性40
• 2.2.3 區(qū)域大地構(gòu)造位置及主要構(gòu)造帶40-43
• 2.3 庫區(qū)新構(gòu)造運動特點43-47
• 2.3.1 區(qū)域新構(gòu)造分區(qū)43-44
• 2.3.2 庫區(qū)新構(gòu)造運動基本特點44
• 2.3.3 近場區(qū)主要斷層活動性分析44-47
• 2.4 庫區(qū)地震活動特征47-50
• 2.4.1 工程場地區(qū)域歷史地震及其分布47-49
• 2.4.2 工程場區(qū)地震烈度49
• 2.4.3 地震活動對尾礦壩穩(wěn)定性影響49-50
• 2.5 本章小結(jié)50-52
• 第三章 尾礦料微觀特性及其宏觀力學性質(zhì)研究52-67
• 3.1 微觀特性52-59
• 3.1.1 尾礦料成分特點52-53
• 3.1.2 尾礦料孔隙結(jié)構(gòu)特征53-58
• 3.1.3 尾礦料顆粒結(jié)構(gòu)特征58-59
• 3.2 尾礦料的基質(zhì)吸力59-64
• 3.2.1 基于球體顆粒模型確定基質(zhì)吸力變化規(guī)律59-61
• 3.2.2 非飽和尾礦料的基質(zhì)吸力測量試驗61-64
• 3.3 非飽和尾礦料的力學強度64-66
• 3.4 本章小結(jié)66-67
• 第四章 尾礦料初始開裂模型及分層固結(jié)特性67-81
• 4.1 變濕應力和初裂深度68-69
• 4.2 初始裂隙間距和裂隙寬度69-71
• 4.3 固結(jié)試驗71-76
• 4.3.1 30%飽和度的壓縮固結(jié)試驗72-73
• 4.3.2 40%飽和度的壓縮固結(jié)試驗73-74
• 4.3.3 50%飽和度的壓縮固結(jié)試驗74-76
• 4.4 尾礦料單向固結(jié)方程76-78
• 4.4.1 尾礦料的初始變形方程組76-78
• 4.4.2 尾礦料的固結(jié)方程78
• 4.5 尾礦料模型試驗78-80
• 4.6 本章小結(jié)80-81
• 第五章 滲流場與應力場耦合分析研究81-119
• 5.1 飽和—非飽和滲流基本方程81-83
• 5.1.1 飽和滲流運動方程81-82
• 5.1.2 非飽和滲流運動方程82
• 5.1.3 定解條件82-83
• 5.1.4 求解方法83
• 5.2 滲流場與應力場耦合機理分析83-86
• 5.2.1 滲流場影響應力場的機理84-85
• 5.2.2 應力場影響滲流場的機理85-86
• 5.3 滲流場與應力場直接耦合分析86-91
• 5.3.1 數(shù)學模型86-88
• 5.3.2 耦合場求解88-91
• 5.4 滲流場和應力場耦合分析91-105
• 5.4.1 計算參數(shù)91-92
• 5.4.2 計算模型92-97
• 5.4.3 計算說明97-98
• 5.4.4 尾礦庫滲流場特征98-100
• 5.4.5 尾礦庫應力場和位移場特征100-105
• 5.5 整體加載時穩(wěn)定性分析105-110
• 5.5.1 計算工況105
• 5.5.2 洪水最高水位工況105-107
• 5.5.3 正常運行水位工況107-109
• 5.5.4 穩(wěn)定性特征109-110
• 5.5.5 工程建議110
• 5.6 筑壩過程穩(wěn)定性分析110-117
• 5.6.1 計算模型111-112
• 5.6.2 筑壩過程穩(wěn)定性計算112-117
• 5.6.3 工程建議117
• 5.7 本章小結(jié)117-119
• 第六章 尾礦壩地震動力特性分析119-144
• 6.1 引言119-121
• 6.1.1 抗震等級119
• 6.1.2 地震荷載119-120
• 6.1.3 阻尼比120
• 6.1.4 安全系數(shù)120-121
• 6.2 非線性動力分析方法121-124
• 6.2.1 瞬態(tài)響應分析方法121-122
• 6.2.2 穩(wěn)定性分析方法122-123
• 6.2.3 液化分析方法123-124
• 6.3 尾礦壩動力學響應分析124-133
• 6.3.1 計算模型124-125
• 6.3.2 應力場125-129
• 6.3.3 位移場129-131
• 6.3.4 速度場131-132
• 6.3.5 加速度場132-133
• 6.3.6 工程建議133
• 6.4 尾礦庫動力穩(wěn)定性分析133-141
• 6.4.1 全時程動力穩(wěn)定性分析134-138
• 6.4.2 最大加速度時刻動力穩(wěn)定性分析138-141
• 6.4.3 動力穩(wěn)定性特征141
• 6.4.4 穩(wěn)定性對比分析141
• 6.5 尾礦壩液化分析141-142
• 6.6 本章小結(jié)142-144
• 第七章 結(jié)論與展望144-147
• 7.1 結(jié)論144-146
• 7.2 展望146-147
• 參考文獻147-154
• 致謝154-155
• 附錄 攻讀博士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文與專利155

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王鳳江;上游法高尾礦壩的抗震問題[J];冶金礦山設計與建設;2001年05期

2 C.斯特拉牽 ,張四海 ,張曉云;尾礦壩的運行特征[J];國外金屬礦山;2002年04期

3 A.F.阿格紐 ,張四海 ,張曉云;關(guān)于《尾礦壩的運行特征》一文的討論[J];國外金屬礦山;2002年04期

4 蔣衛(wèi)東,李夕兵,張虹;國外尾礦壩安全與環(huán)境研究綜述[J];中國鎢業(yè);2003年03期

5 謝孔金,謝協(xié)忠,王霞;尾礦壩壩體沉積尾礦的力學性質(zhì)分析與研究[J];西部探礦工程;2005年09期

6 寧民霞;王振偉;殷新宇;;水對尾礦壩的穩(wěn)定性影響研究[J];礦業(yè)快報;2006年05期

7 趙坤宇;薛凱;吳曉龍;;尾礦壩地質(zhì)生態(tài)環(huán)境風險防護措施分析[J];環(huán)境科學與管理;2006年05期

8 鄭欣;秦華禮;許開立;;導致尾礦壩潰壩的因素分析[J];中國安全生產(chǎn)科學技術(shù);2008年01期

9 ;細粘尾礦力學特性與尾礦壩穩(wěn)定性關(guān)鍵技術(shù)研究及其工程應用項目——2007年度江西省科學技術(shù)進步一等獎[J];有色冶金設計與研究;2008年04期

10 申貴喜;曹聯(lián)芬;;危害尾礦壩安全運行的主要因素淺析[J];山西冶金;2009年02期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王余慶;辛鴻博;;中國尾礦壩地震安全評價新進展[A];海峽兩岸土力學及基礎(chǔ)工程地工技術(shù)學術(shù)研討會論文集[C];1994年

2 張榮川;;東大山鐵礦尾礦壩改造設計[A];2010年第三屆尾礦庫安全運行技術(shù)高峰論壇論文集[C];2010年

3 陳漢山;Steve Rosin;;中國幾個尾礦壩的土工研究及復墾[A];第六屆全國采礦學術(shù)會議論文集[C];1999年

4 王余慶;辛鴻博;周根壽;高艷平;焦亦凡;;尾礦壩震害預測方法[A];中國地震學會第六次學術(shù)大會論文摘要集[C];1996年

5 潘建平;孔憲京;鄒德高;;尾礦壩地震液化分析[A];首屆全國水工抗震防災學術(shù)會議論文集[C];2006年

6 周克驥;徐潔;;上游式尾礦壩沉積尾礦仿真模擬研究[A];2010年第三屆尾礦庫安全運行技術(shù)高峰論壇論文集[C];2010年

7 李明;梁力;劉冬霞;王偉;;琿春紫金礦尾礦壩安全穩(wěn)定性計算[A];2010年第三屆尾礦庫安全運行技術(shù)高峰論壇論文集[C];2010年

8 孫兆濤;周志廣;杜研巖;;尾礦壩地震動力響應分析[A];第四屆全國尾礦庫安全運行技術(shù)高峰論壇論文集[C];2011年

9 于丹;張海洋;于均園;;風水溝尾礦壩穩(wěn)定性分析[A];第21屆全國結(jié)構(gòu)工程學術(shù)會議論文集第Ⅰ冊[C];2012年

10 何學秋;王云海;梅國棟;;基于流變-突變理論的尾礦壩潰壩機理及預警準則研究[A];第二十屆海峽兩岸及香港、澳門地區(qū)職業(yè)安全健康學術(shù)研討會暨中國職業(yè)安全健康協(xié)會2012學術(shù)年會論文集[C];2012年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 姜涌 溫永強 許學思;招遠萬畝尾礦壩獲新生[N];中國黃金報;2004年

2 記者 孫中騰 通訊員 孟偉;玲瓏尾礦壩治理初見成效[N];中國黃金報;2004年

3 本報評論員 尹平平;欒川橋塌了,尾礦壩可不能再“塌”[N];新華每日電訊;2010年

4 新聞策劃 首席記者 倪穎 新聞采寫 見習記者 楊海霞;尾礦壩 汛期一塊心病[N];鞍山日報　;2005年

5 胡元娥 曹國選 傊秋鳳;泥石流沖垮尾礦壩廢渣進入水庫[N];中國環(huán)境報;2006年

6 記者彭曉和;市領(lǐng)導特邀專家對尾礦壩進行會診[N];撫順日報;2009年

7 鄭子龍;中澳環(huán)保合作結(jié)碩果 美國草種扎根獅礦[N];中國有色金屬報;2000年

8 張慶麗 寧振茹;金鉬集團兩科研項目獲陜西省2009年度科學技術(shù)獎[N];中國有色金屬報;2010年

9 本報記者 吳玉萍　通訊員 王國鳳;及時為決策提供依據(jù)[N];中國環(huán)境報;2010年

10 本報通訊員 李晨 許靜;奇跡是如何發(fā)生的[N];中國改革報;2007年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 王飛躍;基于不確定性理論的尾礦壩穩(wěn)定性分析及綜合評價研究[D];中南大學;2009年

2 張慧穎;云南會澤駕車磷礦細粒尾礦壩工程地質(zhì)特性及穩(wěn)定性研究[D];昆明理工大學;2016年

3 郭振世;高堆尾礦壩穩(wěn)定性分析及加固關(guān)鍵技術(shù)研究[D];西安理工大學;2010年

4 潘建平;尾礦壩抗震設計方法及抗震措施研究[D];大連理工大學;2007年

5 費維水;尾礦壩穩(wěn)定性分析中的若干問題研究[D];昆明理工大學;2013年

6 李廣治;基于上游式快速高堆壩工藝及關(guān)鍵力學問題研究[D];重慶大學;2012年

7 眭素剛;考慮滲流、地震作用的典型尾礦壩穩(wěn)定性研究[D];昆明理工大學;2013年

8 譚欽文;中線法高堆尾礦壩優(yōu)化理論及其關(guān)鍵力學問題研究[D];重慶大學;2008年

9 曾向農(nóng);礦山碾壓尾礦壩穩(wěn)定性分析及預警預報理論應用研究[D];中南大學;2008年

10 魏勇;尾礦壩漫頂潰壩砂流演進數(shù)值模擬與風險評價[D];東北大學;2011年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 金永健;尾礦壩二維固結(jié)滲流模型研究及壩體穩(wěn)定性分析[D];中南大學;2009年

2 張本卓;降雨作用下尾礦壩的性狀分析[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

3 楊國順;井峪溝尾礦壩穩(wěn)定性分析[D];沈陽建筑大學;2011年

4 陳永貴;含硫銅礦尾礦壩的滲漏認識與治理研究[D];中南大學;2002年

5 袁志丹;尾礦壩的靜、動力穩(wěn)定分析及其應用[D];華中科技大學;2005年

6 寧民霞;水對尾礦壩穩(wěn)定性影響研究[D];遼寧工程技術(shù)大學;2003年

7 王焯;基于模糊理論的尾礦壩安全現(xiàn)狀綜合評價[D];山東科技大學;2010年

8 李書娜;尾礦壩潰壩模型及數(shù)值模擬研究[D];中南大學;2010年

9 王會芬;細粒尾礦壩的地震動力反應分析及液化評價[D];昆明理工大學;2010年

10 馬池香;尾礦壩滲流場分析及其水土交互作用機理研究[D];東北大學;2008年

，

本文編號：1071802