运用理正软件模拟尾矿库坝体稳定性.docx

*运用理正软件模拟尾矿库坝体稳定性 迪1 ，何开昌2 ，董丹燕2 ，杨溢1刘( 12650093;昆明理工大学国土资源工程学院 云南 昆明云南永昌铅锌股份有限公司 云南 保山678307)摘 要: 尾矿库安全运行在矿山企业整个生产过程中有着非常重要的意义，而尾矿库安全运行的关键是尾矿坝的安全稳固。本文选择用极限平衡法中的瑞典圆弧法来分析某铅锌矿尾矿库坝体的稳定性，结合理正软件计 算，最终得出坝体稳定性的结论，指出存在的问题，并提出对策措施。关键词: 坝体稳定性; 安全系数; 极限平衡法中图分类号: TD926. 42文献标识码: A 文章编号: 1006 0308 ( 2012) 01 0022 03Simulation of the Stability of Tailings Dam Body by Lizheng SoftwareLIU Di1 ，HE Kai chang2 ，DONG Dan yan2 ，YANG Yi1( 1 Faculty of Land Resource Engineering，Kunming University of Science and Technology，Kunming，Yunnan 650093，China; 2 Yunnan Yongchang Pb Zn Co ，Ltd ，Baoshan，Yunnan 678307，China)ABSTRACT: The safe operation of tailings reservoir has very important meaning in the whole production of mine enterprise，andthe sticking point of tailings reservoir safe operation is the safety and firmness of tailings dam body The stability of tailings dam body in a lead zinc mine is analyzed by sweden arc method from limit equilibrium method，and combining with the calculation by Lizheng software to get the conclusion of dam body stability，point out the existing problems，and put forward the countermeasuresKEY WORDS: dam body stability; safety factor; limit equilibrium methoda( Pt3 y )层均为晚元古界西盟群允 沟 组 下 段浅 变1引言质岩系; 初期坝轴线处的沟谷底见小块花岗闪长斑根据设计规划，库型为山谷型，设计为四等级库，设计总库容为 76. 3 万 m3 ，总坝高是 73. 5 m， 初期坝坝型为碾压土石坝。尾矿库由初期坝、后期 坝、排水斜槽、两岸上游排水明渠、下游截水沟等 组成。根据 探 采 设 计，最 高 标 高2 050 m，最 低 标 高在1 300 m 以 上，远远高于当地侵 蚀 基 准 面 948m 之上。呈中等山势地形，地貌以构造侵 蚀 为 特 征，山地坡度大于 40，相当部分为较陡山坡，土 质较薄，平缓地带植被土质较厚，矿区森林茂密， 库区森林覆盖率大于 70% 。尾矿库几何库容及周边 100 m 范围内，出露地岩( E3 y) 。目前，尾矿坝稳定性分析计算还是将其当作边坡来处理，一般还是沿用传统的土力学的传统理论进行分析。尾 矿 坝的稳定性分析方法主要有三大 类: 极限平衡法、数值分析法、概率分析法和可靠 性分析法等。极限平衡法其原理简单，实用性强， 能够直接提供坝体稳定性的定量结果，所以应用较 广。即选用极限平衡法中的瑞典圆弧法来模拟金腊 铅锌矿尾矿库坝体稳定性。* 收稿日期: 20110713作者简介: 刘 迪 ( 1987) 女，陕西咸阳人，2010 级硕士研究生，研究方向: 矿山安全。22迪，等刘运用理正软件模拟尾矿库坝体稳定性角，单位为度;i 条块重心点到滑弧圆心的力臂，单位 为 m;R滑弧的半径，单位为 m; cs 地震系数，一般为 0. 03 0. 27; wi 形一条块的土重量，单位为 kN; i 条块滑面的倾角，单位为度。图 3 瑞典圆弧法计算简图Fig. 3 Sweden arc method diagram当空隙压力比 w 为:n cbi seci + ( 1 w ) wi cosi tanF = i = 1( 2)n ( wi sini + cs wi i / R)i = 1公式中，w 为 空 隙 压 力 比，条块土柱重量与 水柱重量之比值。2. 2初期坝体稳定性分析尾矿坝稳定性分析中，需 要 考虑三种运行情 况。一是尾矿库处于正常工作状态，也就是尾矿库 水位处于正常生产水位是的运行情况; 二是在洪水 条件下，尾矿库水位处于最高洪水位的运行情况;三是特殊运行的情况，在考虑地震烈度大余六度的情况下，考 虑 洪 水和地震的综合作用的特殊运行 情况。该尾矿库工程地质初勘报告中显示，排水明渠2坝体稳定性分析2. 1瑞典圆弧法极限平衡法是假定分析的滑体为刚体，划分为 条块之间不会变形，通过条块的受力平衡方程，来 求解尾矿库坝体或边坡抗滑稳定的安全系数。取任意条块，通过解算条块的 X、Y 方向的力 矩平衡方程，得出用瑞典圆弧法计算稳定性系数的 表达式为:( 28. 83 m3 / s)及斜槽泄流能力总和大于设计频率P = 0. 5% 的洪峰流量 ( 12. 6 m3 / s) ，可以满足排泄200 年一遇设计洪水的要求。故本文不做正常运行 状态的坝体稳定性分析。初期坝体稳定性分析具体步骤如下:1) 使用 AutoCAD 画出初期坝的剖面简化图， 建立坝体的几何模型，并对模型进行简化。该尾矿 库属于山谷型尾矿库，工程地质勘察报告中垂直于坝轴线布置了 4 个剖面，其中 1 个主剖面，3 个辅23n cbi seci +( hi w hw )bi cosi tanF = i = 1n ( wi sini + cs wi i / R)i = 1( 1)式中: c土体有效应力抗 剪强度指标粘聚力， 单位为 kPa;土体 有 效应力抗剪强度指标内摩擦 2012 年 2 月第 41 卷第 1 期 ( 总第 232 期)云南冶金YUNNAN METALLURGYFeb 2012Vol. 41 No. 1 ( Sum232)如下:助剖面。本次计算选取主剖面。图 4 初期坝简化模型图Fig. 4 simplified model drawing of primary dam图 7 尾矿库终期坝体稳定性计算模型Fig. 7 Dam body stability calculation model of final tailings reservoir2)依次输入基本参数、坡面数据、各个土层的物理力学参数值、水面线段数、浸润线各点的坐标投影值 和 加 筋参数数值等各种参数数值， 进 行 计算。2)终期坝体稳定性分析的步骤同初期坝。3结论3. 1坝体稳定性分析结论表 1 稳定性分析结论表Tab. 1Stability analysis conclusion运行状态洪水运行特殊运行规程要求1. 051. 00初期坝体安全系数1. 3751. 163终期坝体安全系数1. 1551. 004由以上结果可知:该尾矿库初期坝和终期坝体在洪水运行和特殊运行的状态下，均满足安全规程的要求。3. 2存在问题1) 尾矿堆积坝下游坡与两岸山坡结合处应设置截水沟。设计中没有设计。2)自然因素导致尾矿库的垮塌或溃坝。例如: 降雨量过大、发生超过设计抗震烈度的地震、库区山体滑坡、泥石流。3)坝体裂缝。4) 滚石、滑坡、泥石流等的影响。3. 3对策措施1)应在尾矿堆积坝下游坡与两岸山坡结合处设置截水沟;2) 在汛期来临之前检修坝体及排洪设施，降 低水库的水位。3)重复以上的步骤，对其洪水运行( 无需考虑地震的影响) 的工况进行计算。2. 3终期坝体稳定性1) 根据初期坝横断面图，后期坝横断面图及 相关 参 数 构 建 坝 坡稳定性计算模 型， CAD 画 图243)检查。4)严格监督施工质量， 对坝体裂缝等经常 加强浸润线的检测，合理放矿。( 下转第 47 页)朱 玲，等 影响铝及铝合金杯突试验的因素不同合金，设置不同系统参数可以达到要求2)表 2 的数据说明: 在破碎判断百分数设置3. 4的试验状态不同合金及系统设置的影响见表 4。偏小时，通过加大试验速度可以达到增加破碎判断百分数设置但试验速度在正常状态时的试验结果状 态即有穿透试样厚度的裂纹。表 4 不同合金和不同破碎判断的影响Tab. 4 The effect of different alloy and different crushing judgment 3)表 3 的 数 据 说 明: 随着试样厚度的增加，在试验速度不变的条件下，可以通过改变试验参数即增加破碎判断百分数的设置，达到所需的试验结 果状态。合金牌号 8011 状态H18合金牌号 3003 状态H244)表 4 的数据说明: 厚度虽然相同但合金牌杯突值杯突值号不同、状态不同的试样，也要通过改变破碎判断设置，才能达到要求的试验结果状态。机器系统参数设置机器系统参数设置破型开始:1. 00%破型开始:1. 00%编号编号4结 语 满量程破碎判断: 1. 00% 峰值下降 满量程破碎判断: 2. 00% 峰值下降1) 为了使试验数据 具有可比性并且更准确，根据 GB / T 41562007，对于标准试验，试验速度 应控制在 5 20 mm / min 的范围内，试样越薄速度 应小些;2) 在试验 速度一定的情况下， 当 合 金 厚 度、 牌号、状态不同时，可以通过改变试验参数即破碎 判断百分数的设置来达到试验目的;3) 在试验速度一定时，当试样延展性比较好 或者厚度大一些时，可以加大破碎判断百分数的设 置，反之，若试样比较脆或者比较薄时，可以减小 破碎判断百分数的设置。15. 68016. 71225. 55226. 94435. 58436. 86445. 71246. 46455. 52856. 592最大值5. 712最大值6. 944最小值5. 528最小值6. 464平均值5. 611平均值6. 715标准差0. 08标准差0. 20注:厚度: 0. 40 mm，宽度:90 mm，试验进展:10 mm / min。参考文献:1 YS / T 4192000，铝及铝合金杯突试验方法 S从以上试验数据可以看出:2 GB / T 4156 2007 / ISO 20482:埃里克森杯突试验 S2003，金 属 材 料 薄 板 和 薄 带1)表 1 的数据说明: 在参数设置不变的条件下，随着试验速度的增加，杯突值越来越大，数据之间的偏离程度也越来越大，标准偏差越来越大。( 上接第 24 页)稳定和渗流分析 D 贵州: 贵州大学，20074 中国有色金属尾矿库概论 编辑委员会 中国有色金属尾矿 库概论 R 中国有色金属总公司，19925 中 华 人 民 共 和 国 建 设 部 zBJ90 选 矿 厂 尾 矿 库 设 计 规 范参考文献:1 李全明，王云海，廖 国 礼尾矿库 安全评价