細粒尾礦堆壩已逐漸成為尾礦壩工程領域未來的發(fā)展趨勢,其下游受潰壩威脅的群體事件造成國家和行業(yè)的安全形勢日趨嚴峻,尾礦壩的防災減災問題亟待解決。本文以福建馬坑礦業(yè)陳坑尾礦壩滲透破壞災變機理研究為主線,從試樣尺度、細觀尺度以及工程尺度等多尺度研究分析了陳坑尾礦壩的滲透破壞特征,采取工程勘探、理論分析、室內試驗、數(shù)值仿真相結合的研究方法,綜合考慮分析了陳坑尾礦壩的安全穩(wěn)定性。采用工程勘探方法得到陳坑尾礦壩尾礦的沉積規(guī)律,以及各沉積層的尾礦砂力學特性的變化,同時針對沉積的不均勻性和高壩應力,模擬不同細粒含量在高應力作用下的力學特性。通過室內小型滲透破壞試驗和中型滲透破壞試驗總結了不同細粒含量的尾礦砂試樣發(fā)生滲透破壞時的現(xiàn)象和規(guī)律。利用CT掃描技術實現(xiàn)細粒尾礦的細觀結構三維重構,建立數(shù)字圖像信息,分析了不同細粒含量尾礦砂滲透破壞過程的細觀結構表征,對比尾礦砂宏觀力學特性,得到細粒尾礦砂不同滲透破壞類型的細觀機理;采用分形理論分析細粒尾礦砂發(fā)生滲透破壞時不同分形維數(shù)下的破壞特征,提出了根據(jù)質量分維數(shù)的細粒尾礦砂滲透破壞類型判別準則。根據(jù)細粒尾礦砂滲透破壞進程中細觀結構的表征變化,結合彈塑性理論和塑... 

【文章頁數(shù)】：238 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 引言
    1.1 文獻綜述
        1.1.1 尾礦壩滲透破壞規(guī)律研究現(xiàn)狀
        1.1.2 尾礦壩滲透破壞類型及防控對策研究現(xiàn)狀
        1.1.3 分形理論在滲透破壞中的研究現(xiàn)狀
        1.1.4 土的彈塑性損傷本構模型研究現(xiàn)狀
        1.1.5 尾礦壩安全穩(wěn)定性研究與致災機理研究現(xiàn)狀
    1.2 現(xiàn)行研究的不足及關鍵科學問題
        1.2.1 現(xiàn)行研究不足
        1.2.2 關鍵科學問題
    1.3 本文主要研究內容與技術路線
2 陳坑尾礦庫工程勘探及尾礦庫沉積規(guī)律
    2.1 工程概況
    2.2 工程勘探
        2.2.1 實地勘探信息
        2.2.2 巖土層分布及特征
        2.2.3 尾礦庫沉積規(guī)律
        2.2.4 沉積層尾礦砂物理力學性質
        2.2.5 尾礦庫地下水埋藏條件及滲透特性
    2.3 本章小結
3 細粒尾礦砂細粒含量影響下物理力學特性宏觀試驗研究
    3.1 室內土工試驗
        3.1.1 全尾礦砂的擊實試驗
        3.1.2 顆粒級配分析
        3.1.3 尾礦砂比重試驗
        3.1.4 尾礦砂飽和含水率試驗
        3.1.5 尾礦砂固結試驗
        3.1.6 尾礦砂三軸剪切試驗
        3.1.7 變水頭滲透試驗
        3.1.8 三軸滲透試驗
    3.2 細粒尾礦砂滲透破壞試驗研究
        3.2.1 小型滲透破壞試驗
        3.2.2 中型滲透破壞試驗
    3.3 本章小結
4 細粒尾礦砂滲透破壞微米CT掃描試驗研究
    4.1 滲透破壞過程宏細觀結構表征研究
        4.1.1 CT掃描試驗裝置及方案
        4.1.2 試驗結果及分析
    4.2 細粒尾礦砂細觀結構滲透破壞分形特征研究
        4.2.1 CT掃描試驗
        4.2.2 孔隙分維特征分析
        4.2.3 孔徑分維特征分析
        4.2.4 質量分維特征分析
    4.3 本章小結
5 細粒尾礦砂滲透破壞細觀損傷本構關系及數(shù)值試驗研究
    5.1 細粒尾礦砂滲透破壞過程細觀結構損傷特征分析
    5.2 細觀結構損傷本構關系的建立過程
        5.2.1 彈塑性損傷矩陣
        5.2.2 塑性屈服函數(shù)
        5.2.3 損傷演化規(guī)律
        5.2.4 求解過程
    5.3 ABAQUS子程序的數(shù)值試驗研究
        5.3.1 ABAQUS軟件簡介
        5.3.2 本構模型的數(shù)值試驗
    5.4 本章小結
6 細粒尾礦砂滲透破壞細觀機理下的防治措施研究
    6.1 細粒尾礦砂復合高分子絮凝劑沉降試驗研究
        6.1.1 細粒尾礦砂物理性質
        6.1.2 單因素絮凝劑沉降試驗
        6.1.3 絮凝劑正交試驗
        6.1.4 復合絮凝后細粒尾礦力學性質的變化
    6.2 細粒尾礦砂復合固化劑固化試驗研究
        6.2.1 細粒尾礦砂的土力學參數(shù)
        6.2.2 細粒尾礦砂固化試驗分析
    6.3 本章小結
7 工程尺度下尾砂壩滲流穩(wěn)定性數(shù)值模擬研究
    7.1 陳坑尾礦壩模型概況
    7.2 全尺寸尾礦庫三維模型的建立
    7.3 尾礦壩流固耦合滲流模擬
        7.3.1 尾礦壩滲流分析
        7.3.2 添加最佳絮凝劑配比尾礦壩滲流分析
        7.3.3 添加最佳固化劑配比尾礦壩滲流分析
        7.3.4 各狀態(tài)下尾礦壩滲流場分析
    7.4 尾礦壩安全穩(wěn)定性分析
        7.4.1 尾礦壩安全穩(wěn)定性分析
        7.4.2 添加最佳絮凝劑配比尾礦壩安全穩(wěn)定分析
        7.4.3 添加最佳固化劑配比尾礦壩安全穩(wěn)定性分析
    7.5 尾礦壩滲透破壞防治措施效果對比分析
    7.6 本章小結
8 結論
    8.1 結論
    8.2 創(chuàng)新點
    8.3 展望
參考文獻
附錄A ABAQUS軟件UMAT子程序
作者簡歷及在學研究成果
學位論文數(shù)據(jù)集


【參考文獻】：
期刊論文
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