為探究非飽和尾礦砂對(duì)尾礦庫安全狀態(tài)的影響,首先通過二維非飽和滲流試驗(yàn)和常規(guī)直剪試驗(yàn)相結(jié)合的方法研究非飽和尾礦砂黏聚力、內(nèi)摩擦角的空間分布特征;然后利用參數(shù)優(yōu)化方法確定解析模型中的未知參數(shù),并用優(yōu)化后的模型擬合非飽和滲流試驗(yàn)結(jié)果;最后采用數(shù)值計(jì)算分析非飽和尾礦砂對(duì)尾礦壩安全系數(shù)的影響。結(jié)果表明:非飽和尾礦砂含水率在水平和豎直方向呈指數(shù)分布規(guī)律;黏聚力隨含水率的增加先增后減,內(nèi)摩擦角隨含水率的增加單調(diào)遞減,抗剪強(qiáng)度參數(shù)具有空間分布;引入非飽和尾礦砂后尾礦壩安全系數(shù)明顯減小,隨著非飽和尾礦砂厚度的增加,安全系數(shù)緩慢減小。 

【文章來源】：中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào). 2017,27(04)北大核心

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【部分圖文】：

試驗(yàn)儀器Fig．1Testapparatus1．2抗剪強(qiáng)度參數(shù)隨含水率變化試驗(yàn)

?飽和范圍，設(shè)定值為9．0%、12．0%、15．0%、18．0%、21．0%、24．0%、27．0%、30．0%、33．0%和36．0%。剪切速度涵蓋慢剪到快剪，設(shè)定值為0．01、0．05、0．1、0．4、0．8、1．2、2和4mm/min。每種含水率和剪切速度下正壓力取值分別為100、200、300和400kPa。共計(jì)需進(jìn)行80次有效試驗(yàn)，使用320個(gè)有效試樣。制樣用尾礦砂與1．1含水率空間分布試驗(yàn)所述相同。2試驗(yàn)結(jié)果2．1含水率空間分布非飽和滲流穩(wěn)定后的潤(rùn)鋒如圖1中的FG所示。得到的體積含水率沿豎直和水平向的分布如圖2和圖3中試驗(yàn)值所示。圖2豎直向含水率分布Fig．2Verticaldistributionofwatercontent第4期林雪松等:非飽和尾礦砂抗剪強(qiáng)度參數(shù)分布與安全影響·117·

圖3試驗(yàn)值與計(jì)算值的對(duì)比Fig．3Comparisonbetweenexperimentalandcalculatedvalues分析圖2可知不同水平距離處豎向含水率隨高度的增加而減小，分析圖3中的試驗(yàn)值曲線可知，不同高度處水平向含水率隨水平距離的增大而減校各方向上曲線變化趨勢(shì)均近似于指數(shù)函數(shù)。除含水率分布數(shù)據(jù)外，試驗(yàn)中還得到了尾礦砂非飽和滲流的基本現(xiàn)象:第一，干尾礦砂和非飽和尾礦砂中均有裂縫產(chǎn)生，干尾礦砂內(nèi)的裂縫存在錯(cuò)層現(xiàn)象，非飽和尾礦砂內(nèi)的裂縫無錯(cuò)層，非飽和尾礦砂的裂縫無論在寬度還是深度方面都要大于干尾礦砂。非飽和尾礦砂的裂縫如圖1中的DE所示。第二，試驗(yàn)自始至終都有滲漏水從排水膠管左數(shù)第一、二排中排出，滲漏水流速開始較大然后逐漸減小，最后趨于恒定值。2．2抗剪強(qiáng)度參數(shù)與含水率的關(guān)系不同剪切速度下黏聚力和內(nèi)摩擦角與含水率關(guān)系分別如圖4和圖5所示，在不同剪切速度下黏聚力隨含水率的增加先增后減，內(nèi)摩擦角隨含水率的增加單調(diào)遞減，內(nèi)摩擦角大致呈指數(shù)衰減。黏聚力曲線比較平滑，內(nèi)摩擦角曲線波動(dòng)相對(duì)較大。圖4黏聚力與含水率關(guān)系Fig．4Ｒelationbetweencohesionandwatercontent圖5內(nèi)摩擦角與含水率關(guān)系Fig．5Ｒelationbetweenfrictionangleandwatercontent3試驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬合計(jì)算分析3．1非飽和滲流試驗(yàn)結(jié)果的擬合分析非飽和滲流試驗(yàn)的核心目的是獲得含水率的空間分布情況。為擴(kuò)大應(yīng)用范圍，分布規(guī)律應(yīng)該給出相對(duì)高度與含水率的關(guān)系。以無量綱參量η=aH表示相對(duì)高度，數(shù)值為0～1，a為某點(diǎn)豎向相對(duì)于飽水線高度，H為潤(rùn)鋒相對(duì)于飽水線所能達(dá)到的最大高度，即非飽和尾礦砂的厚度。由圖1可明顯看出，滲流穩(wěn)定后上游水頭附近潤(rùn)鋒上升的最終高度已超出試驗(yàn)對(duì)象高度，因此無法直接測(cè)出H，需要用非飽

【參考文獻(xiàn)】：
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