本文關(guān)鍵詞：個(gè)舊象沖尾礦庫滲流分析

  更多相關(guān)文章： 尾礦庫 滲流場(chǎng)特征 浸潤線(面) 數(shù)值模擬

【摘要】：貯存尾礦的尾礦庫是一座具有高勢(shì)能的人工構(gòu)筑物,是各金屬、非金屬礦山的重大污染源。如果尾礦庫排滲設(shè)施設(shè)計(jì)不合理或設(shè)施損壞,就會(huì)造成庫內(nèi)浸潤線過高,導(dǎo)致堆積壩壩坡尾礦滲漏、流土和管涌,繼而導(dǎo)致潰壩事故。潰壩事故-旦發(fā)生,庫內(nèi)近飽和的尾礦堆積物會(huì)奔涌而出,給下游人民生命財(cái)產(chǎn)安全產(chǎn)生威脅。同時(shí),由于尾礦中多數(shù)含有選礦試劑等有毒物質(zhì),潰壩也會(huì)對(duì)庫區(qū)附近地區(qū)的生態(tài)環(huán)境造成巨大污染。本研究通過大量現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,詳細(xì)闡述了個(gè)舊象沖尾礦庫所處區(qū)域的工程地質(zhì)背景,并對(duì)工程區(qū)進(jìn)行了一系列的地表水文地質(zhì)評(píng)價(jià)。依據(jù)實(shí)測(cè)地形圖、現(xiàn)場(chǎng)勘查鉆孔、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及室內(nèi)試驗(yàn)資料,借助滲流專業(yè)模擬軟件Geo-SEEP/W(二維)和Visual MODFLOW(三維)對(duì)個(gè)舊象沖擬建尾礦庫進(jìn)行了二維、三維地質(zhì)建模,并進(jìn)行了二維穩(wěn)定滲流場(chǎng)及三維穩(wěn)定、非穩(wěn)定滲流場(chǎng)數(shù)值模擬。通過模擬,得出了尾礦庫滲流場(chǎng)的一系列特征,為尾礦庫的建設(shè)及后期安全運(yùn)行提供一定的參考。主要結(jié)論如下：(1)工程區(qū)內(nèi)附近構(gòu)造主要有近東西向、北東向、近南北向三組。其中,近東西向構(gòu)造形成時(shí)間最早,表現(xiàn)為一系列近東西向褶皺和壓剪性斷層成對(duì)平行排列組成擠壓帶。被斷層分割的褶皺大多北緩南陡,甚至向南倒轉(zhuǎn)。工程區(qū)以南,發(fā)育有一系列北東向斷裂,其延伸長度多在3-5 km之間,在紅河斷裂北東盤呈雁列式分布,與紅河斷裂帶(及其次級(jí)斷裂)交角大于45°,尤其是其對(duì)地層的錯(cuò)斷效應(yīng)顯著,應(yīng)該屬于紅河斷裂帶喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)后期右行剪切滑移形成的剪性配套構(gòu)造。南北向構(gòu)造主要以個(gè)舊斷裂、岬界山斷裂為代表,其地貌特征明顯,斷裂總體走向350°-353°,傾向西,傾角44°-56°。(2)大氣降水是工程區(qū)內(nèi)的地下水的主要來源,作為松散堆積物(殘積物及崩滑堆積等)中的孔隙水為其主要賦存方式,小泉和呈面狀滲出是地下水的排泄方式,沖溝是其主要排泄通道。板巖基巖較好的完整性和隔水性阻止了庫水下滲,提供了修建尾礦庫的有利條件。北部700 m高程以上的斜坡是地下水出露的主要區(qū)域,高于尾礦庫最終表面標(biāo)高,為尾礦庫的排水提供了很大便利。(3)尾礦庫二維穩(wěn)定滲流場(chǎng)下,尾礦庫內(nèi)水流整體平順,總體由堆積壩向初期壩方向流動(dòng),并未出現(xiàn)水流方向“突變”、“逆轉(zhuǎn)”的現(xiàn)象；各層滲流速度由該層滲透系數(shù)決定,其中第四系松散沉積物層(Q)中滲流速度最大；干灘長度越大,堆積壩壩頂下方浸潤線埋深越大,即干灘是通過影響堆積壩壩頂下方浸潤線的埋深來調(diào)整浸潤線總體的埋深,而對(duì)初期壩附近浸潤線埋深影響并不顯著；初期壩與堆積壩滲透系數(shù)的比值(Ki/Kd)越大(也即初期壩的滲透性越好),浸潤曲線與地基交點(diǎn)和初期壩上游坡腳之間的水平距離越大,浸潤曲線埋深越大,就是說初期壩上游坡腳附近浸潤線的埋深對(duì)初期壩的滲透性響應(yīng)較為強(qiáng)烈,但當(dāng)初期壩滲透系數(shù)高于堆積壩滲透系數(shù)三個(gè)數(shù)量級(jí)以上時(shí),浸潤線埋深趨于平穩(wěn)。(4)在三維穩(wěn)定滲流場(chǎng)下,個(gè)舊象沖尾礦庫浸潤面并不始終是一個(gè)水平面。在干灘后方,浸潤面與尾礦庫表面相平,庫內(nèi)水頭隨著地形起伏及不同地層滲透性的變化而變化,滲流方向符合水流“折射定律”；自干灘往下游方向,浸潤面呈“左岸高、右岸低”的斜面,庫水除下滲和向初期壩方向運(yùn)移外,還伴隨有由尾礦庫左岸到右岸的分量,呈現(xiàn)出三維流特征。(5)在穩(wěn)定滲流場(chǎng)的條件下,三維結(jié)果與二維結(jié)果呈現(xiàn)出很好的一致性,但是二維結(jié)果普遍比三維結(jié)果大。理論上分析,三維模型更加貼近工程的實(shí)際情況,因此在實(shí)際工程建設(shè)中應(yīng)將三維滲流場(chǎng)結(jié)果作為參考。(6)在工程區(qū)的氣候條件下,隨著降雨強(qiáng)度的增加,尾礦庫內(nèi)浸潤線持續(xù)爬升,在旱季末雨季初,浸潤線與堆積壩下游坡面僅有數(shù)米之差,雨季末已經(jīng)與下游坡面重合,導(dǎo)致壩面大面積滲水；降雨強(qiáng)度并未對(duì)初期壩附近浸潤線埋深產(chǎn)生較大的影響,始終從初期壩壩體中部穿過,對(duì)尾礦庫安全運(yùn)行產(chǎn)生極大威脅。(7)本研究通過對(duì)MODFLOW軟件各個(gè)邊界條件程序包的研究,嘗試將MODFLOW的外應(yīng)力子程序包排水管(DRAIN)用來模擬第二類邊界條件,并將其應(yīng)用于確定三維尾礦庫浸潤面問題上,收斂情況良好,成為本文的一個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)。
【關(guān)鍵詞】：尾礦庫 滲流場(chǎng)特征 浸潤線(面) 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TD926.4
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 第一章 緒論13-23
• 1.1 論文選題依據(jù)及研究意義13-15
• 1.2 國內(nèi)外尾礦庫滲流場(chǎng)研究現(xiàn)狀綜述15-18
• 1.3 當(dāng)前研究的不足18
• 1.4 本文的主要研究?jī)?nèi)容18-19
• 1.5 論文取得的研究成果19-23
• 第二章 研究區(qū)工程地質(zhì)背景23-33
• 2.1 研究區(qū)自然地理位置及工程概況23-24
• 2.2 區(qū)域地形地貌24-25
• 2.3 區(qū)內(nèi)氣候條件25-26
• 2.4 區(qū)域構(gòu)造26-29
• 2.4.1 工程區(qū)外圍構(gòu)造26-28
• 2.4.2 工程區(qū)內(nèi)構(gòu)造28-29
• 2.5 區(qū)內(nèi)地層29-31
• 2.6 區(qū)域地殼穩(wěn)定性31-32
• 2.6.1 新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)31
• 2.6.2 地震31-32
• 2.7 本章小結(jié)32-33
• 第三章 研究區(qū)水文地質(zhì)評(píng)價(jià)33-41
• 3.1 泉點(diǎn)分布及其流量特征34-37
• 3.1.1 泉點(diǎn)分布特征35
• 3.1.2 地下水出露特征35-37
• 3.1.3 泉點(diǎn)流量特征37
• 3.2 沖溝地表水流量特征37-38
• 3.3 庫區(qū)水文地質(zhì)評(píng)價(jià)38-41
• 第四章 研究區(qū)二維穩(wěn)定滲流場(chǎng)模擬41-59
• 4.1 地下水滲流理論基礎(chǔ)41-46
• 4.1.1 滲流的連續(xù)性方程41-42
• 4.1.2 潛含水層中地下水運(yùn)動(dòng)的基本微分方程(Dupuit假設(shè))42-44
• 4.1.3 定解條件44-46
• 4.1.3.1 邊界條件44-45
• 4.1.3.2 初始條件45-46
• 4.2 有限元法基本原理46
• 4.3 Geo-Seep/W地下水滲流分析軟件簡(jiǎn)介46-47
• 4.4 二維穩(wěn)定滲流場(chǎng)模擬47-56
• 4.4.1 地層概化47-48
• 4.4.2 計(jì)算剖面選擇48
• 4.4.3 計(jì)算模型與介質(zhì)參數(shù)48-49
• 4.4.4 結(jié)果分析49-56
• 4.4.4.1 尾礦庫二維穩(wěn)定滲流場(chǎng)分析49-50
• 4.4.4.2 二維穩(wěn)定滲流場(chǎng)下浸潤線埋深影響因素分析50-55
• 4.4.4.3 二維穩(wěn)定滲流場(chǎng)下尾礦庫滲漏量評(píng)價(jià)55-56
• 4.5 本章小結(jié)56-59
• 第五章 研究區(qū)三維滲流場(chǎng)模擬59-75
• 5.1 有限差分法基本原理59
• 5.2 Visual MODFLOW軟件介紹59-60
• 5.3 三維滲流場(chǎng)模擬60-72
• 5.3.1 計(jì)算模型概化與介質(zhì)參數(shù)60-62
• 5.3.2 三維穩(wěn)定滲流場(chǎng)結(jié)果分析62-71
• 5.3.2.1 尾礦庫正常運(yùn)行時(shí)穩(wěn)定滲流場(chǎng)分析62-65
• 5.3.2.2 三維穩(wěn)定滲流場(chǎng)下浸潤線埋深影響因素分析65-69
• 5.3.2.3 三維穩(wěn)定滲流場(chǎng)下尾礦庫滲漏量評(píng)價(jià)69
• 5.3.2.4 二維與三維穩(wěn)定滲流場(chǎng)模擬結(jié)果對(duì)比69-71
• 5.3.3 增加降雨條件的尾礦庫三維非穩(wěn)定滲流場(chǎng)分析71-72
• 5.4 MODFLOW在含有自由面滲流場(chǎng)中應(yīng)用的注意問題72-74
• 5.5 本章小結(jié)74-75
• 第六章 結(jié)論75-77
• 致謝77-78
• 參考文獻(xiàn)78-81
• 附錄A (攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文）81
• 附錄B (攻讀碩士學(xué)位期間參與的研究課題）81

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本文編號(hào)：946931