尾矿库水位线的超高密度电阻率法测量及坝体稳定性研究

摘要

尾矿库作为矿山生产必不可少的设施,其最大的有害因素是溃坝,引起溃坝的主要原因为尾矿库水位过高导致坝体浸润线抬高,使坝体稳定性降低。尾矿库水位的测量方法有多种,而超高密度电阻率法作为机动性好、工作时间短的高效无损探测还未得到广泛应用,本文通过理论和试验研究得到以下结论:
　　(1)通过对尾砂含水率与对应的电阻率数据采用推广的阿尔奇(Archie)公式进行数据拟合,得出相关系数为0.99905,证明此推广的阿尔奇电阻率公式是适用于尾砂的。
　　(2)建立尾砂电阻率模型,将建立的模型采用超高密度电阻率法进行正演计算,得出此模型的视电阻率剖面,结合电阻法中视电阻率与真电阻率的关系分析,发现采用超高密度电阻率法所得出的视电阻率模型与原模型电阻率的变化趋势是一致的,可用于尾矿库的水位线的测量。
　　(3)对研究区域尾矿库的尾砂饱和度和孔隙率与深度的数据进行分析,得出本次研究区域的尾砂饱和度与深度呈对数函数的关系,尾砂孔隙率与深度呈二次多项式的关系,根据这些函数关系,结合推广的Archie公式,得出本研究区域的尾砂的电阻率与深度的函数形式。
　　(4)对尾砂的电阻率与深度的曲线的渐屈线在深度方向上求一阶导,得出当尾砂的电阻率函数对深度的一阶导数、二阶导数和三阶导数同时趋于0时,且三阶导数值在0附近的深度可认为是饱和尾砂与非饱和尾砂的分界线,即尾矿库水位线。通过对现场超高密度电阻率法的测量数据反演后采用此方法判断得出的水位与实际钻孔水位相差不超过5％。说明此方法是可行的。
　　(5)通过采用三种极限平衡法与渗流的同步计算结果表明东尾矿库和西尾矿库在100年一遇的24小时最大降雨条件下最小安全系数均大于1.25,是稳定的,并对四种不同降雨工况下东尾矿库和西尾矿库最小安全系数与降雨量进行线性拟合,拟合相关系数均大于0.92,相关系数比较高,说明本次研究的尾矿库最小安全系数与降雨量呈线性相关,因西尾矿库剖面的长度更长,在同样的降雨工况和相同的降雨时间的条件下,西尾矿库的最小安全系数受降雨的影响变化更大。

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第一章 绪论

1.1 研究目的意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容与方法

第二章 超高密度电阻率法数值模拟分析

2.1 视电阻率与真电阻率的关系

2.2 超高密度电阻率法测量原理

2.3 尾砂含水率与电阻率的关系

2.4 数值模拟正演分析

2.5 小结

第三章 尾砂相关参数测定

3.1 尾砂取样

3.2 尾砂密度

3.3 尾砂比重

3.4 尾砂含水率

3.5 干密度、孔隙比、孔隙率和饱和度计算

3.6 测定和计算结果

3.7 小结

第四章 水位线的现场测量与反演计算

4.1 现场布置

4.2 测量结果与反演

4.3 水位分析

4.4 小结

第五章 不同降雨量对尾矿库稳定性分析

5.1 尾矿库稳定性分析方法的选择

5.2 不同降水工况下尾矿库的稳定性

5.3 小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参 考 文 献

致谢