尾矿堆积坝稳定性及溃坝砂流的数值模拟研究

摘要

近些年,我国尾矿库事故时有发生,严重地威胁到人民的生命安全并造成了巨大的经济损失,也对环境造成了不可逆转的影响。本文针对典型的尾矿堆积坝剖面,采用理论分析、数值模拟的方法研究尾矿堆积坝坝体稳定性影响因素,探讨主要因素,如坝高、坝外坡、堆积尾砂类型、干滩长度等与坝体稳定性之间关系；采用大型软件FLUENT分析了尾矿坝溃坝后尾砂运行规律；对两个工程实例分别进行了稳定性分析及溃坝后尾砂运移对下游影响规律的研究。主要研究内容如下:
　　 (1)采用极限平衡方法分析坝高、坝外坡、堆积尾矿类型及干滩长度的变化对堆积坝稳定性影响,探讨各因素与稳定性变化规律,为尾矿坝安全施工管理提供参考。
　　 (2)利用FLUENT软件建立起二维尾矿坝模型,分析尾矿堆积坝体溃决后尾砂运移规律,探讨了不同尾矿类型、尾矿动力粘度、下游坡比、坝高等对尾砂运移距离影响。
　　 (3)对宝山尾矿堆积坝现状及最终坝体稳定性进行了分析；对横峰县某金矿尾矿库溃坝砂流进行了三维数值模拟,分析了尾矿砂流对下游水库影响。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 研究目的和意义

1.2 尾矿堆积坝稳定性及溃坝砂流研究

1.2.1 尾矿堆积坝稳定性研究

1.2.2 尾矿砂流运动及数值模拟的研究

1.3 课题研究内容

第2章 尾矿堆积坝稳定性分析

2.1 尾矿库堆积坝

2.2 影响尾矿坝体稳定性因素

2.2.1 尾矿堆积坝自身特点

2.2.2 干滩面长度对坝体稳定性的影响

2.2.3 堆坝坡度对坝体稳定性的影响

2.2.4 尾矿砂密实度对坝体稳定性的影响

2.2.5 浸润线高度对坝体稳定性的影响

2.2.6 反滤对坝体稳定性的影响

2.2.7 排洪系统对坝体稳定性的影响

2.3 尾矿坝稳定性分析方法

2.3.1 极限平衡法原理

2.3.2 瑞典条分法基本原理

2.4 尾矿堆积坝稳定性分析

2.4.1 尾矿坝模型的建立

2.4.2 尾矿库坝体参数选取

2.4.3 稳定分析计算结果

第3章 尾矿库溃坝尾砂运移规律分析

3.1 影响尾矿库溃坝因素分析

3.1.1 滑坡(岸坡坍塌)引起的溃坝

3.1.2 坝体地震液化引起的溃坝

3.1.3 洪水漫坝引起的溃坝

3.1.4 坝坡失稳引起的溃坝

3.1.5 渗流破坏引起的溃坝

3.2 影响尾矿库溃坝后泥流滑移距离的主要因素

3.3 FLUENT软件简介

3.3.1 软件的基本构成

3.3.2 FLUENT的求解过程

3.4 尾矿泥流流变模型

3.5 控制方程

3.6 尾矿溃坝砂流的数值模拟

3.6.1 边界条件及模型尺寸

3.6.2 计算工况

3.6.3 计算结果分析

第4章 工程实例分析

4.1 宝山尾矿库坝体稳定性计算

4.1.1 工程概况

4.1.2 尾矿库简介

4.1.3 尾矿坝稳定性计算

4.1.4 计算结果

4.1.5 结论

4.2 横峰县某金矿尾矿库溃坝对下游水库影响三维模拟分析

4.2.1 工程概况

4.2.2 尾矿库及下游沟谷模型的建立

4.2.3 计算结果后处理

4.2.4 结论

第5章 结论和展望

5.1 结论

5.2 主要创新点

5.3 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果