本文關鍵詞：渾水淤堵機理及其對尾礦壩安全影響研究

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【摘要】：我國有尾礦庫12000多座。尾礦壩的安全穩(wěn)定已成為影響礦區(qū)生產(chǎn)運行、下游人民生命財產(chǎn)安全以及周邊生態(tài)環(huán)境的重要因素。滲流破壞是造成尾礦壩失穩(wěn)的關鍵因素,但目前相關理論基礎深化研究甚少,尤其是滲流過程中引起的壩體淤堵問題。因此,對這一科學問題開展深入細致和定量化的研究具有重要的理論與實用價值。 本文依據(jù)渾水滲流砂柱試驗,研究了尾礦壩滲透系數(shù)與尾礦砂孔隙率等參數(shù)隨滲透時間的變化關系�；谠囼灪陀俣聶C理試驗結果,建立尾礦壩渾水滲流的數(shù)學模型,結合工程實際揭示淤堵機理,通過數(shù)值模擬方法對尾礦壩進行穩(wěn)定性計算分析。論文的主要研究內(nèi)容如下： (1)開展渾水滲流砂柱試驗。本試驗選用的是北京云冶礦業(yè)白棗峪尾礦庫天然尾礦砂作為試驗材料。通過砂柱試驗研究,得出滲透系數(shù)與砂柱孔隙率等物性參數(shù)的變化規(guī)律,揭示了尾礦壩淤堵的內(nèi)在機制,探求淤堵演化的時空分布特征。 (2)影響尾礦壩滲流的關鍵問題是尾礦砂中細小顆粒的淤積與滲流的相互作用問題。尾礦壩復雜的滲流的過程,伴隨著孔隙的堵塞、壩體的沉降固結、固體顆粒的沉降固結等眾多影響因素,因此需要建立合理有效的計算模型。本研究基于達西定律、質(zhì)量守恒定律、建立變滲透系數(shù)與變孔隙率的渾水淤堵數(shù)學表達式,給出符合尾礦壩實際的邊界條件,并簡要概述了相關的數(shù)值求解方法。 (3)滲流規(guī)律的深入研究,有助于分析尾礦壩的潰壩事故原因和破壞形式,為制定相關對策措施提供理論支持。本文以北京云冶礦業(yè)馮家峪鐵礦白棗峪尾礦庫為研究對象,以材料本身的滲透系數(shù)為初始參數(shù)并考慮室內(nèi)試驗所得的渾水淤堵滲透系數(shù)的變化規(guī)律,采用有限元方法對尾礦壩進行滲流分析,針對渾水淤堵作用對其穩(wěn)定性的影響規(guī)律做了系統(tǒng)的研究,分析了尾礦壩不同工況下的壩體位移、滲流場、流速、滲流量、滲流比降孔隙水壓力等參數(shù)的變化規(guī)律,為尾礦壩的安全穩(wěn)定性評價提供理論依據(jù)。 (4)尾礦的性態(tài)極為復雜,環(huán)境和工況條件千變?nèi)f化,本文借鑒邊坡穩(wěn)定性評價中精細化評價理論,結合尾礦壩體、基底及其筑壩特點,建立了尾礦壩精細化評價方法,并依據(jù)有關法規(guī)、技術標準及規(guī)定,對白棗峪尾礦壩現(xiàn)狀以及加高增容后壩坡穩(wěn)定性進行了可行性和可靠性評價。
【關鍵詞】：渾水滲流 淤堵模型 滲流計算分析 穩(wěn)定性評價
【學位授予單位】：北方工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TV649;TV223.4
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-6
• 目錄6-8
• 1 緒論8-13
• 1.1 研究目的及意義8-9
• 1.2 研究現(xiàn)狀9-11
• 1.3 相關研究中存在的問題11-12
• 1.4 本文的研究重點及開展的方式方法12-13
• 2 渾水淤堵機理試驗研究13-24
• 2.1 試驗原理13-14
• 2.1.1 滲透系數(shù)測定13-14
• 2.1.2 孔隙率測定14
• 2.2 試驗裝置14-16
• 2.3 試驗材料的制備16-18
• 2.4 試驗方案及測量參數(shù)18-19
• 2.4.1 滲透系數(shù)測定試驗方案18-19
• 2.4.2 孔隙率測定試驗方案19
• 2.5 試驗數(shù)據(jù)處理及結果分析19-24
• 2.5.1 試驗數(shù)據(jù)處理19-22
• 2.5.2 試驗結果分析22-24
• 3 滲流理論和尾礦壩渾水淤堵數(shù)學模型的研究24-35
• 3.1 巖土的滲流性質(zhì)24-27
• 3.1.1 土的物理性質(zhì)指標25-27
• 3.1.2 滲流的基本概念27
• 3.2 渾水滲流淤堵模型27-33
• 3.2.1 滲流基礎理論27-29
• 3.2.2 渾水滲流淤堵模型29-33
• 3.3 定解條件33-34
• 3.4 小結34-35
• 4 渾水淤堵對尾礦壩安全影響的研究35-72
• 4.1 尾礦的工程特點研究35-40
• 4.2 北京云冶礦業(yè)白棗峪尾礦壩工程地質(zhì)條件40-43
• 4.2.1 庫區(qū)工程地質(zhì)40
• 4.2.2 庫區(qū)水文條件40
• 4.2.3 庫區(qū)人文環(huán)境40-43
• 4.3 北京云冶礦業(yè)白棗峪尾礦壩工程概況43-45
• 4.3.1 初期壩、堆積壩、漿砌石重力壩(北副壩)和尾礦筑壩、43
• 4.3.2 尾礦沖積加高方法43
• 4.3.3 庫內(nèi)山脊開鑿連通溝、排(洪)水設施43-44
• 4.3.4 尾礦輸送與排放、尾礦庫輔助設施44-45
• 4.3.5 尾礦庫服務年限、等級劃分45
• 4.4 渾水淤堵作用對尾礦壩安全穩(wěn)定性影響研究45-52
• 4.4.1 尾礦計算參數(shù)45
• 4.4.2 概化剖面示意圖45-46
• 4.4.3 滲透系數(shù)估算46-48
• 4.4.4 渾水淤堵作用對尾礦壩安全影響規(guī)律研究48-52
• 4.5 北京云冶礦業(yè)白棗峪尾礦壩滲流穩(wěn)定性分析52-72
• 4.5.1 白棗峪尾礦壩主壩現(xiàn)狀標高正常工況滲流穩(wěn)定性分析52-59
• 4.5.2 白棗峪尾礦壩主壩現(xiàn)狀標高洪水工況滲流穩(wěn)定性分析59-62
• 4.5.3 白棗峪尾礦壩主壩加高施工過程滲流穩(wěn)定性分析62-72
• 5 尾礦壩安全穩(wěn)定性評價72-84
• 5.1 概述72
• 5.2 尾礦壩穩(wěn)定性評價的內(nèi)容、方法72-77
• 5.2.1 穩(wěn)定性分析方法72-73
• 5.2.2 計算原理73-77
• 5.3 尾礦壩的穩(wěn)定性評價77-84
• 5.3.1 計算參數(shù)77-78
• 5.3.2 計算工況78
• 5.3.3 荷載效應組合78
• 5.3.4 計算剖面78-79
• 5.3.5 浸潤線位置79-83
• 5.3.6 壩體穩(wěn)定性計算結果83
• 5.3.7 壩體穩(wěn)定性分析結果83-84
• 6 結論84-85
• 參考文獻85-88
• 申請學位期間的研究成果及發(fā)表論文88-89
• 致謝89

【參考文獻】

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本文編號：1055190