饱和细粒尾矿库渗流及静力稳定性三维数值分析

作     者：陈如意 

作者单位：南昌工程学院 

学位级别：硕士

导师姓名：徐斌;刘交

授予年度：2020年

学科分类：081504[工学-水利水电工程] 08[工学] 0815[工学-水利工程] 

主      题：饱和细粒尾矿库 三维渗流 静力稳定性 强度折减法 数值模拟 

摘      要：尾矿库作为堆存尾矿的特殊水工建筑物,因其具有较高的势能而成为潜在人造危险源,一旦其失稳,将给当地环境和下游人民的生命财产造成巨大损失。因此,亟需对尾矿库运行阶段的稳定性进行综合评价,判断其是否满足安全要求,进而采取科学有效的预防、除险措施来避免安全事故的发生,确保尾矿库始终处于稳定状态。本文的研究对象为江西省某一上游式尾矿库,库内堆存有大量饱和细粒尾矿。由于该尾矿库堆积坝实际坝坡比与设计文件出现差异,因此,本文主要通过现场勘查和数值计算的方法,分别从渗流场和静力稳定两个层面对该尾矿库的稳定性进行综合评价。本文的主要研究内容如下:(1)开展工程地质勘察、现场监测和室内土工实验,获得细粒尾矿各尾砂层分层情况、尾矿沉积规律和细粒尾矿各尾砂层的物理力学参数;对浸润线观测孔水位和坝体位移监测桩的位移进行监测并结合历年监测记录,得到该尾矿库当前浸润线位置、坝体位移现状及其随坝高的变化规律。(2)以上述地质勘察结果结合初步设计资料和尾矿库地形图,利用MIDAS GTS NX建立尾矿库三维仿真模型。在此基础上,针对该尾矿库现状坝高和最终设计坝高在正常工况和洪水工况下的渗流场进行模拟分析,得到尾矿库现状及最终设计坝高在不同水位条件下,浸润线位置分布和渗流场特性。(3)以三维渗流分析为基础,分别对该尾矿库现状及最终设计坝高下的静力稳定性进行分析,获得尾矿库现状和最终设计坝高在不同工况下的塑性区及位移变化规律,并根据强度折减法计算出的安全系数综合判断坝体的稳定性。(4)采用对比分析法,将上述三维计算结果和二维计算结果进行对比,总结浸润线位置、塑性变形区和潜在滑移面分布规律同二维计算结果之间的区别和联系。