降雨条件下干堆尾矿坝稳定性分析及设计坡比的探讨

摘要

尾矿干堆是一种既安全又经济的堆存方式，与传统湿堆有着本质上的区别。现行的《尾矿设施设计规范》对干堆尾矿库的要求过于笼统：一方面干堆尾矿库的设计标准还是参照传统湿堆的相关标准，这显然不能完全发挥出干堆尾矿库在经济上的优势；另一方面干堆尾矿库在稳定性计算中不考虑洪水工况明显存在极大的安全隐患，特别是近年来干堆尾矿库在南方多雨区迅速发展，而降雨导致表面入渗会对干堆尾矿库稳定性产生不利影响。
　　本研究通过数值模拟的手段，对降雨入渗条件下干堆尾矿坝稳定性进行分析，发现单次降雨入渗会导致干堆尾矿坝安全系数下降20％—25%左右，并且最终导致尾矿坝产生表层破坏；通过对干尾砂物理力学性质的研究表明干尾砂物理力学性质随含水率增加呈下降趋势。
　　通过对降雨入渗规律研究，提出了两种降雨量与入渗量的定量计算方法：基于下垫面入渗能力的计算方法和基于产流参数的计算方法。并通过对入渗水分布规律研究，将降雨入渗过程分为两个阶段：饱和推进阶段和稳态分布阶段；并提出相应入渗深度的计算方法。结合数值模拟手段对稳定性分析，最终提出一套干堆尾矿库降雨工况稳定性计算模型“降雨量——入渗量——入渗深度——安全系数”，弥补了规范的缺失。再基于数值模拟的方法，探讨了提高干堆尾矿库库容能力的方式，加高扩容：对地基承载力要求较高；变坡扩容：此例可将设计坡比加至1：2.3，其它尾矿库可参照此方法计算相应的合理、经济的设计坡比。

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1 绪论

1.1 选题背景

1.2 研究意义

1.3 研究现状

1.4 主要研究内容及方法

2 干堆尾矿坝物理力学性质随降雨入渗变化规律

2.1 实验方案设计

2.2 尾矿砂密度随含水率变化规律

2.3 抗剪强度参数随含水率的变化规律

2.4 尾矿砂渗透系数

3 干堆尾矿库降雨入渗规律研究

3.1 降雨入渗理论

3.2 降雨入渗量计算模型

3.3 入渗水分布规律

4 干堆尾矿库稳定性响应规律

4.1 稳定性计算模型及相关参数的确定

4.2 饱和推进阶段稳定性变化规律

4.3 稳态分布阶段稳定性变化规律

4.4 结论与建议

5 干堆尾矿库设计坡比的探讨

5.1 干堆尾矿坝稳定性要求

5.2 干堆尾矿坝极端工况稳定性计算

5.3 干堆尾矿坝参数优化方案

5.4 结论及建议

6 结论及展望

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及研究成果