非饱和尾矿砂的土-水特征试验研究及其边坡稳定性分析

摘要

在矿区有大量的尾矿砂边坡，一旦失稳将造成重大的经济损失和人员伤亡。通常这些边坡中上部的尾矿砂是非饱和的，而下部的尾矿砂是饱和的，但工程中常用饱和土体理论来分析评价尾矿砂边坡的稳定性，这与实际是不相符的。本文以江西赣州某矿的尾矿砂为试验对象，开展了非饱和尾矿砂的土-水特征试验及其边坡稳定性的相关研究，具体内容及成果如下： （1）测定尾矿砂的基本物理参数，开展非饱和尾矿砂的土-水特征曲线试验，分析了不同因素（干密度、粒径）对尾矿砂土-水特征曲线的影响；利用F-X模型和V-G模型对试验数据进行拟合，得到了非饱和尾矿砂的土-水特征曲线方程。 （2）基于以上得到的土-水特征曲线方程，建立了非饱和尾矿砂的抗剪强度计算公式；通过不同含水率的尾矿砂直剪试验得到其抗剪强度，并与公式计算的抗剪强度对比，结果较为一致。 （3）考虑浸润线以上尾矿砂的基质吸力，利用非饱和尾矿砂的抗剪强度公式计算其强度，提出了非饱和尾矿砂边坡的最小势能稳定性分析方法，并分析了浸润线、基质吸力以及干密度对尾矿砂边坡稳定性的影响。 （4）针对一尾矿砂边坡算例，以非饱和尾矿砂的抗剪强度公式计算其强度，运用ABAQUS软件分析其稳定性，得到不同含水率下尾矿砂边坡的安全系数，并通过拟合得到了含水率与安全系数的函数关系。通过对比分析最小势能法与 ABAQUS的分析结果，二者得到的临界滑动面、安全系数基本一致。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究的背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究的内容和方法

1.4 技术路线

第二章 非饱和尾矿砂的土-水特征试验

2.1 引言

2.2 尾矿砂的基本物理参数

2.3 尾矿砂的土-水特征试验

2.4 实验结果分析

2.5 非饱和尾矿砂的土-水特征曲线方程

2.6 本章小结

第三章 非饱和尾矿砂的抗剪强度公式

3.1 引言

3.2 非饱和土的的基质吸力及其分布

3.3 基于土-水特征曲线方程的非饱和尾矿砂抗剪强度公式

3.4 非饱和尾矿砂的抗剪强度公式的试验验证

3.5 本章小结

第四章 非饱和尾矿砂边坡的最小势能稳定性分析

4.1 引言

4.2 非饱和土边坡的最小势能稳定性分析方法

4.3 非饱和尾矿砂的边坡稳定性影响分析

4.4 本章总结

第五章 非饱和尾矿砂边坡稳定性的数值模拟

5.1 引言

5.2 强度折减法

5.3 基于ABAQUS的非饱和尾矿砂边坡稳定性分析

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文