本文關(guān)鍵詞：渾水淤堵機(jī)理及其對(duì)尾礦壩安全影響研究

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【摘要】：我國(guó)有尾礦庫(kù)12000多座。尾礦壩的安全穩(wěn)定已成為影響礦區(qū)生產(chǎn)運(yùn)行、下游人民生命財(cái)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(guān)鍵因素,但目前相關(guān)理論基礎(chǔ)深化研究甚少,尤其是滲流過(guò)程中引起的壩體淤堵問(wèn)題。因此,對(duì)這一科學(xué)問(wèn)題開(kāi)展深入細(xì)致和定量化的研究具有重要的理論與實(shí)用價(jià)值。 本文依據(jù)渾水滲流砂柱試驗(yàn),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(shí)間的變化關(guān)系�；谠囼�(yàn)和淤堵機(jī)理試驗(yàn)結(jié)果,建立尾礦壩渾水滲流的數(shù)學(xué)模型,結(jié)合工程實(shí)際揭示淤堵機(jī)理,通過(guò)數(shù)值模擬方法對(duì)尾礦壩進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算分析。論文的主要研究?jī)?nèi)容如下： (1)開(kāi)展渾水滲流砂柱試驗(yàn)。本試驗(yàn)選用的是北京云冶礦業(yè)白棗峪尾礦庫(kù)天然尾礦砂作為試驗(yàn)材料。通過(guò)砂柱試驗(yàn)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(jī)制,探求淤堵演化的時(shí)空分布特征。 (2)影響尾礦壩滲流的關(guān)鍵問(wèn)題是尾礦砂中細(xì)小顆粒的淤積與滲流的相互作用問(wèn)題。尾礦壩復(fù)雜的滲流的過(guò)程,伴隨著孔隙的堵塞、壩體的沉降固結(jié)、固體顆粒的沉降固結(jié)等眾多影響因素,因此需要建立合理有效的計(jì)算模型。本研究基于達(dá)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(xué)表達(dá)式,給出符合尾礦壩實(shí)際的邊界條件,并簡(jiǎn)要概述了相關(guān)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(guān)對(duì)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(kù)為研究對(duì)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(yàn)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(duì)尾礦壩進(jìn)行滲流分析,針對(duì)渾水淤堵作用對(duì)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(chǎng)、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(píng)價(jià)提供理論依據(jù)。 (4)尾礦的性態(tài)極為復(fù)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(píng)價(jià)中精細(xì)化評(píng)價(jià)理論,結(jié)合尾礦壩體、基底及其筑壩特點(diǎn),建立了尾礦壩精細(xì)化評(píng)價(jià)方法,并依據(jù)有關(guān)法規(guī)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)定,對(duì)白棗峪尾礦壩現(xiàn)狀以及加高增容后壩坡穩(wěn)定性進(jìn)行了可行性和可靠性評(píng)價(jià)。
【關(guān)鍵詞】：渾水滲流 淤堵模型 滲流計(jì)算分析 穩(wěn)定性評(píng)價(jià)
【學(xué)位授予單位】：北方工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：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(guān)研究中存在的問(wèn)題11-12
• 1.4 本文的研究重點(diǎn)及開(kāi)展的方式方法12-13
• 2 渾水淤堵機(jī)理試驗(yàn)研究13-24
• 2.1 試驗(yàn)原理13-14
• 2.1.1 滲透系數(shù)測(cè)定13-14
• 2.1.2 孔隙率測(cè)定14
• 2.2 試驗(yàn)裝置14-16
• 2.3 試驗(yàn)材料的制備16-18
• 2.4 試驗(yàn)方案及測(cè)量參數(shù)18-19
• 2.4.1 滲透系數(shù)測(cè)定試驗(yàn)方案18-19
• 2.4.2 孔隙率測(cè)定試驗(yàn)方案19
• 2.5 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及結(jié)果分析19-24
• 2.5.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理19-22
• 2.5.2 試驗(yàn)結(jié)果分析22-24
• 3 滲流理論和尾礦壩渾水淤堵數(shù)學(xué)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(biāo)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(chǔ)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(jié)34-35
• 4 渾水淤堵對(duì)尾礦壩安全影響的研究35-72
• 4.1 尾礦的工程特點(diǎn)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(kù)區(qū)工程地質(zhì)40
• 4.2.2 庫(kù)區(qū)水文條件40
• 4.2.3 庫(kù)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(kù)內(nèi)山脊開(kāi)鑿連通溝、排(洪)水設(shè)施43-44
• 4.3.4 尾礦輸送與排放、尾礦庫(kù)輔助設(shè)施44-45
• 4.3.5 尾礦庫(kù)服務(wù)年限、等級(jí)劃分45
• 4.4 渾水淤堵作用對(duì)尾礦壩安全穩(wěn)定性影響研究45-52
• 4.4.1 尾礦計(jì)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(duì)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(biāo)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(biāo)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(guò)程滲流穩(wěn)定性分析62-72
• 5 尾礦壩安全穩(wěn)定性評(píng)價(jià)72-84
• 5.1 概述72
• 5.2 尾礦壩穩(wěn)定性評(píng)價(jià)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(jì)算原理73-77
• 5.3 尾礦壩的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)77-84
• 5.3.1 計(jì)算參數(shù)77-78
• 5.3.2 計(jì)算工況78
• 5.3.3 荷載效應(yīng)組合78
• 5.3.4 計(jì)算剖面78-79
• 5.3.5 浸潤(rùn)線(xiàn)位置79-83
• 5.3.6 壩體穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果83
• 5.3.7 壩體穩(wěn)定性分析結(jié)果83-84
• 6 結(jié)論84-85
• 參考文獻(xiàn)85-88
• 申請(qǐng)學(xué)位期間的研究成果及發(fā)表論文88-89
• 致謝89

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1055190