地震作用下某尾矿坝动力响应特性及稳定性研究

摘要

目前，全国仍然存在一定数量的尾矿坝。尾矿坝存在溃坝或者泄漏的可能性，因此尾矿库是矿山生产的重要危险源。上游式尾矿库由于其特别的堆存方式，更容易受到地震的影响导致溃坝事故。因此，本文研究了尾矿坝在地震作用下的响应特性和稳定性。 （1）实地勘察了尾矿坝，并取回了尾矿。在实验室进行了颗粒分析试验和直剪试验，分析了尾矿的颗粒特性，并得到了尾矿的抗剪强度参数。 （2）使用GeoStudio软件进行尾矿坝的二维建模。使用SEEP/W模块进行渗流分析，将渗流结果导入该软件的SIGMA/W模块，在静力状态下流固耦合形成初始应力场。 （3）在QUAKE/W模块中进行了尾矿坝在不同水位条件下的动力流固耦合分析。研究尾矿坝在地震作用下水平向位移、速度、加速度的变化情况，还观察了孔隙水压力在地震结束时的分布情况。 （4）利用可靠度理论分析了尾矿坝在地震工况下的稳定性。分别计算了尾矿坝在不同水位条件下地震烈度分别为无地震、8度、9度时的失效概率、可靠度指标、安全系数。得出：水位相同时，地震烈度越大，失效概率越大，可靠度指标、安全系数均越小；地震烈度相同时，洪水水位的失效概率大于正常水位，其余指标均小于正常水位。

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目 次

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.2.3 国内研究现状总结

1.3 主要研究内容

1.4 研究技术路线

第2章 尾矿库工程概况

2.1 尾矿坝地理位置及自然条件

2.1.1 地理位置

2.1.2 地形地貌

2.1.3 区域地震及抗震设防等级

2.2 西漂尾矿库扩容工程设计概况

2.2.1 规模及等级

2.2.2 扩容方案概况

2.2.3计算剖面的选取

2.3 尾矿料的物理性质

2.3.1 尾矿的颗粒特性

2.3.2 尾矿的直剪试验

2.4 本章小结

第3章 尾矿坝动力响应特性分析

3.1 GeoStudio软件介绍

3.1.1 软件简介

3.1.2 软件的应用领域

3.2 尾矿坝模型的建立和堆坝材料计算参数的选取

3.2.1 尾矿坝计算参数的选取

3.2.2 尾矿坝模型

3.3 尾矿坝渗流模拟

3.3.1 渗流边界条件

3.3.2 渗流分析

3.4初始应力场数值模拟

3.4.1 静力模拟边界条件

3.4.2 初始应力场

3.5 动力响应特性分析

3.5.1 地震波的选取

3.5.2 动力模拟边界条件及观测点的设定

3.5.3 地震工况下流固耦合分析

3.6 本章小结

第4章 地震作用下尾矿坝稳定性分析

4.1 可靠度理论

4.1.1 可靠度理论的基本原理

4.1.2 蒙特卡洛法

4.2 稳定性分析工况的确定

4.2.1 计算工况的确定

4.2.2 滑动面搜索范围的确定

4.3 地震作用下尾矿坝稳定性分析

4.3.1 溃坝概率

4.3.2 可靠度指标

4.3.3 平均安全系数

4.3.4 最小安全系数

4.3.5 最大安全系数

4.4 本章小结

第5章 西漂尾矿坝的安全管理建议

第6章 结论

参考文献

致谢

在校期间的科研成果