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渗流对尾矿坝稳定性影响的分析

作　者: 董凤强
导　师: 刘文连
学　校: 昆明理工大学
专　业: 岩土工程
关键词: 尾矿坝 渗流 稳定性 ABAQUS 数值模拟
分类号: TV649
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


我国90%以上的尾矿坝都是上游式尾矿坝,浸润线过高或渗流作用的影响是造成上游式尾矿坝失事事故主要原因之一。尾矿坝与水库的水工坝不同,它的施工过程也是矿山企业的生产过程,所以渗流作用对坝体稳定性的影响具有其特殊性。据现有资料表明,大部分尾矿坝坝体的破坏都是渗流作用引起的,为确保坝体的稳定安全,应深入分析尾矿库的渗流作用,确定合适的尾矿坝型式、排渗设施及其合理尺寸。本论文以弥渡县九顶山矿业有限公司竹子箐尾矿库为依托,运用渗流等理论,通过ABAQUS有限元软件进行了有限元模拟,得出渗流等因素对尾矿坝稳定性的影响程度及关联度,并提出减小渗流对尾矿坝稳定性影响的治理措施。本文工作主要包括下几个方面：1、分析了尾矿的物理性质和状态、沉积特性、尾矿的渗透性,采用有效应力法进行尾矿坝稳定性分析。2、水在尾矿坝体中的渗流,采用了多孔介质渗流机理,提出了初始条件和边界条件的设定。3、建立了二维和三维尾矿坝有限元模型,对坝体进行了静力稳定性分析,比较了1：5、1：4、1：3不同堆积坝坡度的位移场,当坡度增大时,坝体的水平位移和竖向位移不断增大。验证了在进行坝体勘察或计算时,不能只勘察或计算沿沟谷谷底的剖面,应至少勘察或计算主坝左、中、右3条剖面,才能弄清尾矿坝的材料、应力场和位移场的分布等。4、进行了二维和三维有限元流固耦合分析,得出考虑渗流的影响时,坝体的位移量比只考虑重力作用下坝体的稳定性时的位移量增大20%左右,证实了在计算坝体稳定性时需要考虑渗流对坝体稳定性的影响。5、分析了影响坝体稳定性的风险因素,提出了减少渗流对坝体稳定性影响的工程措施。通过对三维与二维有限元模拟结果的比较,可以得出采用三维有限元方法进行坝体稳定性分析,其结果更加真实、可靠,并节约工程投资。在对尾矿坝稳定性进行有限元分析时应尽量采用三维模型进行计算分析。

全文目录


摘要  7-8Abstract  8-10第一章 绪论  10-18  1.1 引言  10-11  1.2 国内外研究的现状  11-16    1.2.1 尾矿坝稳定性研究现状  12-13    1.2.2 尾矿坝渗流研究现状  13-14    1.2.3 渗流场与应力场的耦合研究现状  14-16  1.3 研究问题的提出  16  1.4 研究的内容和方法  16-18    1.4.1 研究的内容  16-17    1.4.2 研究的方法  17-18第二章 尾矿坝的工程特性  18-35  2.1 尾矿坝的工程特点  18-21    2.1.1 尾矿库的特点  18-21    2.1.2 尾矿坝的特点  21  2.2 尾矿坝初期坝的特性  21-22  2.3 尾矿坝堆积坝的特性  22-34    2.3.1 尾矿的工程性质  22-27    2.3.2 影响尾矿坝稳定性的风险因素  27-32    2.3.3 堆积坝的稳定性分析  32-34  2.4 本章小结  34-35第三章 竹子箐尾矿库的工程特性  35-47  3.1 尾矿库场地的工程地质特性  35-41    3.1.1 尾矿库位置、地形地貌  35    3.1.2 区域地质  35-39    3.1.3 库区工程地质条件  39-41  3.2 尾矿坝的工程特性  41-46    3.2.1 竹子箐尾矿坝概况  41-42    3.2.2 堆积坝的地层岩性  42-43    3.2.3 堆积尾矿的沉积规律  43-45    3.2.4 堆积尾矿的物理力学指标  45-46  3.3 本章小结  46-47第四章 尾矿坝的本构模型和渗流理论研究  47-65  4.1 尾矿坝本构模型的选取  47-55    4.1.1 应力状态  47-49    4.1.2 弹性模型  49-50    4.1.3 弹塑性模型  50-55  4.2 尾矿坝的渗流理论  55-63    4.2.1 渗流的概念  55-56    4.2.2 多孔连续介质渗流分析的理论基础  56-59    4.2.3 渗流基本方程  59-63  4.3 尾矿坝的渗流场与应力场耦合机理分析  63-64  4.4 本章小结  64-65第五章 渗流对尾矿坝稳定性影响的数值模拟  65-98  5.1 ABAQUS有限元软件介绍  65-68    5.1.1 ABAQUS简介  65    5.1.2 ABAQUS在岩土力学分析方面的应用  65-67    5.1.3 ABAQUS中的模块  67-68  5.2 有限元分析时尾矿坝模型的建立  68-72    5.2.1 边界条件的确定  68    5.2.2 地层和地质剖面的概化  68-69    5.2.3 数学模型的建立  69-70    5.2.4 尾矿坝模型  70-72  5.3 有限元数值模拟  72-95    5.3.1 材料参数的选取  72-73    5.3.2 坝体静力稳定性分析  73-81    5.3.3 流固耦合时坝体稳定性分析  81-95  5.4 本章小结  95-98第六章 增强尾矿坝坝体稳定性的措施  98-105  6.1 预防尾矿坝失稳的措施  98-100    6.1.1 坝体实施前的预防措施  98    6.1.2 坝体实施过程中的预防措施  98-99    6.1.3 尾矿坝坝坡监测  99-100  6.2 减少渗流对尾矿坝稳定性影响的措施  100-104  6.3 加固尾矿坝坝体措施  104  6.4 本章小结  104-105第七章 结论与建议  105-107  7.1 结论  105-106  7.2 建议  106-107致谢  107-108参考文献  108-114附录A:攻读学位期间发表的论文  114

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中图分类: > 工业技术 > 水利工程 > 水利枢纽、水工建筑物 > 挡水坝 > 其他
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