本文關(guān)鍵詞：基于流固耦合—強度折減法三元洞尾礦壩穩(wěn)定性分析

  更多相關(guān)文章： 尾礦壩 強度折減法 滲流 應(yīng)力 流固耦合

【摘要】：隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展,對礦產(chǎn)資源的需求量與日劇增,同時礦山開采出來的礦石經(jīng)過選礦廠精選之后排放出來的固體廢棄物也急劇增加,促使暴露在自然界的尾礦庫占了相當大的土地面積,尾礦壩的高度也相應(yīng)升高。由于尾礦壩在自然環(huán)境中將會長期存在,而尾礦壩的滑坡、潰壩將會對周圍的環(huán)境和下游的居民生產(chǎn)生活、礦山生產(chǎn)設(shè)施產(chǎn)生很大的威脅,同時也會給國家的經(jīng)濟造成巨大的損失。尾礦壩的穩(wěn)定性受到地下水的影響,大量的尾礦壩失穩(wěn)潰壩事故的產(chǎn)生都是由于地下水的作用引起的。事實上,只要在某一個系統(tǒng)內(nèi)有水的存在,應(yīng)力場和滲流場就會相互影響、相互作用,處于一種復雜的動態(tài)變化過程中,構(gòu)成流固耦合關(guān)系。研究地下水滲流對尾礦壩穩(wěn)定性的影響具有較大的現(xiàn)實意義。本文是以三元洞尾礦壩為研究對象,基于流固耦合理論并結(jié)合有限元強度折減法,采用大型有限元軟件ABAQUS對三元洞尾礦壩進行二維的數(shù)值模擬穩(wěn)定性分析。本文主要的研究內(nèi)容和成果如下:(1)介紹了分析尾礦壩或其他自然邊坡穩(wěn)定性的幾種重要而常用的方法,且詳細闡述了有限元強度折減法的基本原理和在分析尾礦壩安全坡穩(wěn)定性方面的優(yōu)點及通過某一鈾尾礦壩具體算例對其失穩(wěn)判據(jù)的分析與研究。(2)根據(jù)達西定律等相關(guān)的滲流計算的理論,并由流體的連續(xù)性方程推導出了穩(wěn)定滲流與非穩(wěn)定滲流的基本微分方程,闡述了滲流場與應(yīng)力場的相互作用以及滲流/應(yīng)力互相作用機理,得出滲流場與應(yīng)力相互影響的數(shù)學模型。通過將兩場的數(shù)學模型組合起來,形成了分析尾礦壩在流固耦合工況下的數(shù)學模型,也論述了如何在abaqus程序的流固耦合分析模塊中采用強度折減法對尾礦壩進行穩(wěn)定性分析。(3)基于有限元強度折減法,分別計算尾礦壩在不同參數(shù)組合下的安全系數(shù),分析材料的參數(shù)變化對尾礦壩穩(wěn)定性的影響,其材料參數(shù)主要包括粘聚力、內(nèi)摩擦角、彈性模量和泊松比,同時還包括巖土材料的重度和剪脹角等。計算結(jié)果表明,粘聚力、內(nèi)摩擦角對尾礦壩安全系數(shù)的影響較大,安全系數(shù)隨粘聚力、內(nèi)摩擦角幾乎成線性關(guān)系,而彈性模量和泊松比對安全系數(shù)的大小沒有影響,得出了重度對影響尾礦壩的穩(wěn)定具有不確定性及忽略剪脹角將會使計算結(jié)果一般都偏于保守。(4)以三元洞尾礦壩工程實例為研究對象,建立二維模型,采用有限元強度折減法計算分析壩坡在無水干燥、滲流應(yīng)力不耦合與滲流應(yīng)力耦合三種工況下的穩(wěn)定性情況,在三種不同工況下壩坡的安全系數(shù)分別為1.6、1.42和1.23,從計算結(jié)果也可以說明地下水滲流和壩坡應(yīng)力耦合作用對尾礦壩穩(wěn)定性影響比較明顯。因此,在分析討論地下水滲流對尾礦壩穩(wěn)定性問題上時,考慮流固耦合是十分必要的,也為類似的工程分析提供借鑒。(5)在工況1(無水)和工況2(滲流應(yīng)力不耦合)的條件下,采用有限元強度折減法計算出的安全系數(shù)與采用極限平衡法中的瑞典圓弧法計算的安全系數(shù)的誤差分別為4.37%和4.9%,說明采用壩坡面各特征點的位移突變與塑性區(qū)貫通準則相結(jié)合確定尾礦壩的安全穩(wěn)定性系數(shù)是可行的。
【學位授予單位】：南華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD926.4

【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(shè)計與建設(shè);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(yīng)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(shè)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(shè)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(zāi)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(yīng)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 鄭欣;尾礦庫潰壩風險研究[D];東北大學;2013年

4 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

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

6 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

7 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

8 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

9 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

10 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(yīng)用研究[D];中南大學;2008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(yīng)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(yīng)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：1194797