尾矿料物理力学性质试验研究及尾矿坝动力稳定性分析

1、尾矿料物理力学性质试验研究及尾矿坝动力稳定性分析 中南大学 硕士学位论文 姓名：徐进 申请学位级别：硕士 专业：岩土工程 指导教师：张家生 20070501 硕士学位论文 摘要 尾矿坝是一种特殊的岩土工程，在我国的基础设施建设中至关重要。尾矿坝的失稳会给人类社会造成巨大的灾难，我国一直都高度重视尾矿坝的建设尾矿坝由于就地取材和施工方便，是国内外广泛采用的坝型。中国是世界上地震灾害最严重的国家之一，土石坝的震害将导致严重的后果。室内土工试验提供的尾矿料可靠的物理力学指标是尾矿坝稳定性分析的关键。针对尾矿料展开物理力学性质试验研究具有较高的学术意义和社会经济效益。本文结合实际的尾矿坝工程，对尾矿料

2、进行了深入的试验研究，并采用沈珠江院士编写的程序进行了尾矿坝的动力稳定性分析。 在进行物理力学指标试验研究中，分析了各种尾矿料的力学性质，得出了尾矿料的本质特性，着重分析了与尾矿坝稳定性相关的主要影响因素的特性，如压缩性、强度、渗透性等 在对尾矿料的动力特性研究中，通过大量的试验对其进行了深入的研究，得出了尾矿料的有关指标相互之间的联系。根据试验结果提出了试验的改进措拖。 运用沈珠江院士编写的程序进行了尾矿坝的动力稳定性分析。介绍了该程序的原理及计算方法，并通过分析得出了该坝体动力稳定性的评价关键词：尾矿料，物理力学性质指标，动力特性，程序计算，动力稳定性评价 硕士学位论文 ， ， ， ， ，

3、 ， 硕士学位论文 ， ， ， ：， ， 原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在在论文中作了明确的说明。 作者签名：玺弛日期；业潍月型日 关于学位论文使用授权说明 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文；学校可根据国

4、家或湖南省有关部门规定送交学位论文。日期：埤争月一日 硕士学位论文第一章绪论 第一章绪论 本文的研究的目的和意义 中国位于世界两大地震活动带（环太平洋及喜马拉雅构造带）之间，地震区域广阔而分散，地震频繁而强烈。据历史记载，几乎中国各省都曾发生过破坏性地震。世纪全球发生的级以上强震中，中国占，有次震级为级以上的巨大地震发生在中国。中国是世界上地震灾害最为严重的国家之一中国位于地震活跃的地区，中国建造的尾矿库有一半以上位于地震区，大多数的尾矿坝采用上游法筑坝。一般认为坝体常处于松散饱和状态，在地震作用下极易发生液化破坏。据资料统计刃，目前国内已经形成一定规模的尾矿库约有座左右。其中主要集中在冶金和

5、有色金属行业，其他行业占。我国重点黑色冶金矿山现拥有大、小尾矿库约余座。其中设计库容超过、设计坝高超过的大、中型尾矿库（包括新建库在内）约座；堆积坝设计高度在以上的有座。有色金属的尾矿库，目前建成投产的有座左右。已堆存尾矿亿吨。与黑色金属矿山相比，有色金属行业除少数亿，以上库容的大型库外，多数尾矿库的库容在万一以下。特别是对于很早期建设起来的尾矿坝，它们大多已达到或接近最初设计高度，由于种种原因，不得不继续加高这样，尾矿坝的稳定性问题及渗漏问题越来越突出，其失稳会给人类带来巨大的灾害。 土石坝由于就地取材和施工简便，是国内外广泛采用的坝型。据年的不完全统计，我国共建成以上的大坝座，其中土石坝占

6、。另据不完全统计，云南通海（年月日，级）、辽宁海城（年月日，级）和河北唐（年月日，级）地震中，遭受震害的土石坝分别占当地土石坝总数的。和。土石坝震害严重的会产生滑坡、地基滑动、裂缝、坝基渗漏等现象，造成经济财产损失，导致严重后果。尾矿坝发生溃坝破坏时，尾矿砂往往立即液化，进一步扩大坝的缺口，洪水和废弃材料沿山谷向下游倾泄，其迁移距离达几百米甚至几公里每次尾矿库事故不仅造成人员伤亡，而且经济损失严重，并造成周围环境污染等次生灾害，故其危害程度比水库溃坝严重得多。美国克拉克大学公害评定小组的研究表明，尾矿库事故造成的危害，在世界种事故、公害隐患中，名列第位，它仅次于核武器爆炸，、神经毒气、核辐射以

7、及其他种灾害。比航空失事，火灾等其他种灾害严重，直接引起人以上死亡的尾矿库事故屡见不鲜【】。 硕士学位论文第一章绪论年月日因发生地震，使堆积坝体液化而滑动，坝体液化后形成一个约的缺口，流失尾矿砂多万，造成人死亡嘲；年智利铜矿尾矿坝因地震而溃坝，死亡人，波及公里嘲。年月日位于意大利北部的萤矿尾矿坝失事，人丧生，年月日美国布法罗尼河矿尾矿库溃坝，造成人死亡，人无家可归；年月中旬，意大利北部的普瑞皮尔尾矿坝溃坝，人丧生；我国云锡公司火谷都尾矿库年月日发生溃坝，造成人死亡，人受伤，受灾人口达人的巨大事故：年月日，安徽黄梅山尾矿库由于渗流破坏发生溃坝，造成人死亡，人受伤；年月日湖北大冶有色金属公司龙角山

8、铜矿由于暴雨冲击，尾矿库溃坝，造成人死亡，人失踪。 由此些实例，修筑于地震区的土石坝抗震稳定性问题更应引起人们的重视。因此，研究地震区的尾矿坝的稳定性问题对保障人民生命，财产安全和国家基础设施建设安全运行起到至关重要的作用。基于上述这些原因，本文坝体稳定性分析的重点放在尾矿坝的动力稳定性分析上，其中包括利用的什么样的计算方法和怎样利用合理的指标来分析尾矿坝的动力稳定性问题。 进行地震区尾矿坝的动力稳定性问题研究的关键是如何提供土石料可靠的物理力学指标和动力性指标参数。所以在本文中，做了大量的试验对尾矿料进行了物理力学指标和动力性指标参数的分析，包括密度试验，含水率试验，比重试验，界限含水量试验

9、，颗粒分析试验，固结试验，直接剪切试验（包括快剪和固结快剪），三轴剪切试验和用来提供尾矿料的动力特性指标的动三轴试验。以大量的试验数据为依据，分析试验结果并寻找各个指标的规律，并以此为进行地震区尾矿坝的动力稳定性问题提供可靠的物理力学指标和动力性指标参数。 前人研究成果回顾 尾矿料物理力学性质和动力特性试验研究现状 现代土动力学自年日本新渴（）地震和美国阿拉斯加（）地震、年中国唐山地震后，受到了普遍高度重视及广泛深入的试验研究。通过查阅文献资料，笔者认为近年来室内动力测试的研究方向与重点可归纳为以下几点： 试验研究材料的扩展 当前，室内动力特性测试所研究的材料，不仅局限于砂性土和细粒土，还涉及

10、到黄土、膨胀土、冻土等各种具有特殊性质的区域性土，并伸向尾矿料、 硕士学位论文第一章绪论粉煤灰、海洋土及垃圾士等。并在试验过程中，擞据不圄的研究糖辩，提出了很多试验方法懿改进掺旄。铡热：熬悫辉等）弼系统研究了狭洛标壤溺面原状黄士的动变形和强度特性；藏兰民等（）【川研究了饱和黄土的液化机理，建立了饱和黄土孔隙水压力和殿变的增长模激，定量研究了黄土液化的生要影骥嚣索。霉薤友簿）磷究？逡帮彩簌圭在长期鬟整蔫蓑下戆动瘫力一应变关系、动强度特性及它们的主要影响西豢。徐学燕等）习辫大量的低温动三轴应力一应变试验资料给出了冻土的动弹模、动自桑比、动剪模、动阻尼鲢：的数值及它们与冻土温度秘振动频率戆关系。王余

11、庆等，傻愿动萃剪彼对大石河三释尾矿砂徉戆动特往透行了研究，成果墨翔子大石河蒜矿坝的震害分析周健等（）】对菜电厂灰坝采用粉煤灰作为筑坝排水垫层的可行性进行了研究，并对莱灰渣坝畿度地震作用下的稳定性进行了三维有效应力动力努爨曩。笼滚赛等（鳄够壤莱震共振棱试验，臻究拐始莠应秀黪海外回填土壤动态特性的影响。周健等）】利用循环三轴试验，分别模拟交通荷载和地震荷载，对城市垃圾土的动模量和振动残余应变试验结果进行了分拆劳绘蹬了计算公式。 模拟工程实搿；情况进行静动力特性研究 一般的动三轴仪以试件。斜掰上应力模拟现场土的应力状态，不能舆宓反映地震时土的应力状态的复杂性。因此一些学赣使用循环摁剪仅模拟现场地震嚣

12、瓣斑力状态，磷究士辩熬动办特毪。铡絮：警建薪等（鳝萝嘲蕊爱藿海琚制的首台循环扭剪三轴仪研究了饱和砂的动强度和液化特性，系统地进行了镣压无预剪网结、等压脊预剪固结和偏压无预剪圈结的不捧水试验。王洪遵等（）【翻震空心强较挺骜仪，对瀑蠢海心壤主辩系统建迸镗？复杂瘫力状悫下初始主成力偏转角甄，中主应力参数对土动力特性影响的试验研究 试验仪器的改溅和仪器测墩精度的提高 为了溅试粗颗粒材料的动力特毂，中国水利水毫科学研究院研制了大型渤、静三轴试黢撬，安装了大三辘试锌豹波速溅试装鬻，著改送了溪俘、软箨系统和标定方法，完善了测试技术，提商了示波仪精度，从而可在小应变到破坏庶变范围内测定粗粒土的动力特性刚。 无

13、论怒魂力特性，还是势力模燮（爨摇貘登）都定义获戆动模量蜀。绒动剪模。怒白的模缀。体此时处于弹性状态，因此是弹髋模量或最大模量，即易。易。与一。易。和一是反殃土动力特性的重要参数。但由于测量仪器的限制，常援动静三轴试验只能量测到旬一，瘟交越子零露豹最大弹摸翼枣试验魏线矫戆蕉应交为零楚攘求，因此求取的易。和一也是谈应变水平的模量。但对大多数土体而富， 硕士学位论文第一章绪论该应变水平对应的已不是土体的弹性状态，求取的模量也就不是符合原本物理意义的初始模量。对于大多数土体而言，该应变水平对应的模量较毛。的模量低倍。杨桂芳就静力本构模型及其参数对计算结果的影响作了详细研究，表明静力参数的变化对计算结果

14、有显著影响【】，而动力参数的变化更将成倍影响计算结果。这就是国内近年来提供的一数值相差较大、计算的变形等结果明显或成倍高于实测值的原因。因此，任何方法都必须在足够小的应变条件下求取的易才能作为易。，这样才符合原本物理学定义的白一的局才能作为易。（日一）? 动强度和液化及动力参数影响因素的探讨 影响饱和土抗液化特性的主要因素有：土性条件，主要指土的密实程度和颗粒特征：起始应力条件，指动荷载施加前土体所承受的静应力状态，若为偏压固结，主要指固结应力比或初始剪应力的影响：动荷条件，指动荷波形、振幅、频率、持续时间及作用方向等阻捌。 动模量阻尼比的影响因素有洲个，其中四个主要影响因素是动应变幅、固结围

15、压力、固结主应力比或初始剪应力、孔隙比或相对密度，另外不同土类、粒径大小和级配、加荷频率和周次及饱和度等因素也有一定程度的影响嗍。 因此，本文在针对各种尾矿料动强度，动模量，阻尼比，孔隙水压力发展等方面影响因素做了大量的试验，通过对大量试验结果进行分析，对比来讨论尾矿料的动力特性。 尾矿填稳定性研究现状 国内外修筑在地震区的土石坝在抗震设计时都进行了动力分析，除了需要有可靠的设计地震动和土石料静动力性质的资料外，同时也需要适合的计算方法和计算模型，通过计算来分析整个坝体的稳定性。一般情况下，工程地区的各种地震动参数通常是由地震学家和地震工程学家通过地震危险性分析和设防基岩地震动的研究给出的，而

16、土石料的静动力性质则由实验室试验得到。因此室内动力试验提供土石料的可靠的动强度和动力参数取值是土石坝地震动力分析准确性的关键，而适合的计算方法和计算模型则凸现得更为重要。 我国规范对土石坝和尾矿坝推荐采用极限平衡法，并且对极限平衡法的应用条件，稳定性评价标准做了明确的规定闭尾矿坝地震稳定性分析方法，目前一直处于发展之中，一般来说，采用拟静力法对坝体的稳定性进行分析对于地震时土体的抗剪强度不发生明显降低的情况下是可以采用的。但采用拟静力法分析尾矿坝的动力稳定性时应该谨慎对待。在工程实例中，也出现了采用拟 硕士学位论文第一章绪论静力法分析尾矿坝的稳定性时，其安全系数大于也发生了严重的地震破坏事故。

17、在我国，规范对于坝体的地震稳定性分析建议采用拟静力法，其前提是要求地基和坝体在地震时不出现液化对于这一点，可以在对地震系数的确定时考虑尾矿坝的地震反应特点，对液化砂采用残余抗剪强度。 极限平衡法中，从力和力矩的角度考虑滑动土体的平衡，结合莫尔库仑强度准则分析边坡的稳定。其中极限平衡方法就是通常所指的计算边坡稳定应用最为广泛的技术。这种方法可以考虑孔隙水压力的状况。 极限平衡法只考虑静力平衡条件和莫尔库仑强度准则。其基本思想是假定一个可能的简单的单形状的破坏面，求出沿这个面调动起来的应力状态和可能得到的强度，把此强度与应力相比较，即沿该面引起的破坏所必需的应力相比较，求出极限平衡状态下的安全系数

18、。安全系数定义有两个“缺陷”：一是为了使破坏面之上的滑体是一个“刚性自由体”，忽略了沿滑体内部的强度与变形的影响；二是沿整体破坏面的安全系数是一个常数，忽略了沿潜在滑动面应力分布不均匀的客观特征。同时应当指出，所计算的安全系数值只适合于假定的一个破坏面。为此，须通过多个破坏面的试算，最终求得安全系数最小的理论上临界破坏面的位置。 大多数的极限平衡法原理是基于条分法。在士力学和工程应用的发展过程中，一些学者各自作出不同的简化假定，把超静定问题转化为静定问题，从而实现求解。目前，广为应用的方法有方法（）、方法（）、方法（）、方法（）、方法（）及方法（）。它们的主要区别在破坏面形状和未知量的处理上。

19、表简要地对以上方法的特点进行了对比。 表各种计算方法的特点 方法特点 不考虑条块间的作用力，即，巨；，假定条块两侧条 块间合力方向均与基底面平行条块基底面上的法向力是通过 分解垂直于基底面的全部力求得的。不满足每个条块本身的力 和力矩平衡条件，只满足整个滑体的力矩平衡条件过低估计 方法安全系数，对高孔隙压力的深层破坏体产生误差可达 以上有些条块基底面上的有效法向压力可能变成负数。安全 系数定义为抗滑力矩与滑动力矩之比，计算简单。严格地说， 只适合于圆弧滑动面，近于圆弧形破坏面的总应力分析，而未 必适合于有效应力分析。 简化方法不考虑条块间的作用力，即五，假定条块间的合力是水平 硕士学位论文第一

20、章绪论 的，可以给出相当精确的结果，但是局限于圆弧形滑动面需 要用迭代求解，收敛又很快。在坡脚附近部分滑动面有负倾角 的场合，可能产生误差，误差一般为。适合于土质和 软岩中圆弧破坏面的总应力分析。精确方法与之区别之 处在于对置值进行迭代求解，直至达到平衡。 假定条块间的作用力，个的作用点，万一个的作用点， 随条块问的连续定位进行迭代，直至达到收敛适合于任意形 状滑动面。收敛一般较迅速，但有时因迭代之问的条块问力变 化大而收敛缓慢。如果要求精确解，则必须从推力线位置、任 方法 何隐含的拉伸或违背破坏准则方面检验解的可接受性 方法的力矩平衡方程是不完备的。但误差很小，且只影响力的 作用线位置而不影

21、响安全系数适合于土质和岩质边坡的总 应力分析和有效应力分析。 必须使用修正系数。以不考虑条块间的作用力适合于土质和 简化方法岩质边坡的任意形状滑动面。结果相当可靠适合于总应力分 析和有效应力分析。 精确地满足力和力矩平衡条件的通用方法，假定个，的作用 点，刀一个置和置的函数关系适合于任意破坏面和任意边 界条件采用数值方法确定安全系数，须检验解的可接受性， 方法如同方法。为了可靠地应用此方法，需要丰富的经验和 判断力，以假定侧向力函数，使之产生和解释可接受的结果 适合于土质和岩质边坡的总应力分析和有效应力分析。 这种方法的假定与方法相同但是不是引入一 个未知量?而是采用对五和互之间的函数关系迭代

22、求解?原 方法本为圆弧破坏面推导的，但已经修改成适宜于非圆弧破坏面 假设条块间作用力是平行的，精度可满足力和力矩平衡。这是 专门为堤坝稳定性问题设计的，但可以适用于各类边坡。 基本假设与方法相同，假想一个水平地震惯 性力匕使得滑体达到极限平衡状态，假定沿相邻条块的垂直 方法界面，所有平行条块基底面均处于极限平衡状态，基于此推导 出置的分布。方法允许条块间界面呈任一倾角，并且考 虑了滑体内部强度，适用于任意形状滑动面。 注：除方法外，其它所有方法安全系数都定义为某一点可获得的单位抗剪强度与同一点所调动的（或破坏所需要的）单位抗剪强度的比值。 硕士学位论文第一章绪论 建立农极限平衡原矮基础上的稳定

23、性分据有下列一些原则； 美予安全系数羽定义： 土坡沿着某一滑裂颟滑动的安众系数是这样定义的，将士的抗剪强度指标降为和劬嘭，则士体沿着此滑裂面处处达到极限平衡，即 岛吒蔹 ?（扣） （） 锄兢掣（） 上述将强度指标的储备作为安龛系数定义的方法是经过多年的实践被工程界广泛承认的一种做法。采用这一定义，在数值计算方面，会增加一些迭代、收敛方覆躲阕蘧。 冀尔一痒仑强度准刘 设想出体的一部分沿着某一滑裂丽滑动。在遮个滑裂面上，土体处处达剐极限平衡，即正应力以和剪应力满足英尔一库仑强度准则。 。黪力平餐条羚 将滑动土体分成若干条，每个盘条和整个滑动土体都要满足力和力矩平衡条件。在静力平衡方程缀中，未知数的

24、数目超过了方程的数目，解决这一不静定闯题豹办法是对多余寒靠数终假定，使褥剩下瓣来氟数和方凝数耀等，从露解出安全系数豹僵。 从上述可以看出，建立在极限平衡原理基础上的稳定性分析的方法都怒用安全系数来判断稳定性。具体的说是沿着划分的土条两侧垂童灏上的剪应力不蕤超过这令瑟主掰戆发挥戆挠剪戆力。帮：陵型掣趔，（ 或 疋二堕呸害捌（鼬 在动力稳定性规范建议使用拟静力法计算抗麓稳定性，其撼本思路是，在静力稳定慷诗算鲍基破上霉考惠缝震惯性力戆终阕。稳定性的翔定为：抗震稳定安全系数大于对，为稳定；抗震稳定安全系数等于对，为极限平衡袄杰；抗震稳定安全系数小于时，为不稳定。 根擐水工建筑物抗震设计规范（），抗震稳

25、定安全系数畅的诗算公式为： 硕士学位论文第一章绪论 型一（形）属一属仍（） ，等 其中：第个土条的滑动面长度； ，仍第个土条滑动面上的总动应力抗剪强度指标； 形第个土条的重力（包括水体重力）； 属第个土条滑动面的倾角； 第个土条重心处所作用的水平地震惯性力； 形畅：口（卜） 式中：彤为第个土条的重力（包括水体重力）； 置。为水平地震系数，设计时地震为级时，取，设计地震 为度时，取； 综合影响系数，取值为； 口。平地震加速度分布系数，按照水工建筑物抗震设计规范 （）取值，具体取值方法见表： 咒形翰以（） 式中：弘各土条重心点至滑动圆弧圆心的铅直距离； ，为滑动圆弧半径； 目前，在生产实践中，对尾

26、矿坝稳定性的评价还停留在极限平衡理论，常关系和理论体系。长期以来，尾矿的动力学特性研究一直沿用天然的沉积砂土的方法。在尾矿动力本构模型方面，人们对动力荷载作用下尾矿材料的应力一应变的特点、动力参数及其影响因素做了深入的研究，提出了反映土体动力变形特征的非线性动力模型、弹塑性模型及其他模型。模糊理论方法及人工神经网络方法、累积损伤理论判别砂土液化势的非线性数学方法已获得成功的应用。 近年来随着电算技术和数值分析方法的发展，人们从开始的拟静力法、剪切梁法到后来的有限单元法、有效应力法，人们对地震作用下的尾砂液化问题进行了大量的研究。年，黄文熙教授就提出了用振动三轴试验测定饱和砂土在不同应力条件下产

27、生的孔隙水压力，作为砂基或砂坡动力稳定性有效应力分析的依据的建议，年，沈珠江院士提出把有效应力法推广到二维分析的设想，后来提出了考虑了剪胀性土的非线性应力应变模型和等价粘弹性模型，以此两种模型进行有限元分析。年徐志英提出了地震液化的有效应二维动采用拟静力法评价地震条件下的抗震稳定性；目前还没有有关尾矿成熟的本构 颈士学位论文第一章绪论 表水平地震加速度分布系数表 土石坝 坝高 （一，（） 一 。 地震加速一。 度分布系吖诈？ 数沿高度。 的变化 马 卜卜 注：括号外数据对应级地震，括号内数据对应级地震 力分析法。随着计算机应用水平的不断提高，数值计算取得了长足的进步，使得解决复杂的岩土力学问题

28、成为了可能。 本文中采用的就是以沈珠江院士提出的考虑了剪胀性土的非线性应力应变模型和等价粘弹性模型为模型，进行尾矿坝坝体的动力稳定性有限元分析。 我国处在地震多发区，地震活动分布范围较广，基本烈度在度以上的地区占全国总面积的以上，同时，我国地震震源较浅，地震往往会给大型水工建筑造成极大的损害。根据堤坝震害历史，地震发生后，堤坝边坡的变形、滑坡及坝基砂土液化是土坝的主要震害，所以分析地震引起的液化问题尤为重要。故本文从应力水平和地震液化安全系数两方面来考虑尾矿坝坝体的动力稳定性问题。这一思路已在我国很多家设计院在针对地震区尾矿坝动力稳定性分析中得到应用。应力水平和地震液化安全系数的定义和判定如下

29、： 应力水平 采用非线性有限元计算，得到尾矿坝坝体内各结点的应力，并用应力水平表示各点的应力状态。应力水平的具体表达如下： ，上二一（） 。【一码， 该式表示当前应力圆直径与破坏应力圆直径之比，反映了坝体剖面强度发 硕士学位论文第一章绪论挥程度。当应力水平小于时，说明当前应力未达破坏应力，此时土体未发生剪切破坏，为稳定状态；当应力水平等于时，当前土体处于临界状态；当应力水平大于时，说明土体当前应力已达破坏应力，土体将产生剪切被破坏，为不稳定状态。 地震液化安全系数 评定砂土液化可能性的方法较多，其共同特点都是对比促使液化方面和阻抗液化方面的某种代表性物理量的相对大小来作出判断。其中液化安全系数

30、法就是日本岩琦敏男等人在简化抗剪应力法的基础上而提出的一种方法。该方法定义液化安全系数为土的动强度置与地震力工之比，即 兰（） 确定地震外力的方法类似于方法，即 工：墨墼 （） 式中：疋为地震系数； 。 毛为应力校正系数； 岛 其中：为沙层的埋深。 以为处的上覆压力； 蠢为处的有效上覆压力； （） 其中：，和，分别表示土的容重和浮容重。 液化安全系数的判别式为： ：墨。（卜） 上 液化安全系数进一步给出了地基液化或不液化的一个定量程度。通常认为液化安全系数大于时，就不液化；当液化安全系数等于时，处于临界状态，应采取措施加强防护；而当液化安全系数小于时，就会发生液化。 硕士学位论文第工群介绍 第

31、二肇工程介缨 尾矿库概述 匙旷库、尾矿与耀矿设施嘲 尾矿陴是矿山的一项重要的生产设施，它的避行的状况好坏，直接关惹到矿出的生产秘人民生命财产静安全。慝矿库的安念运行极为重爨。据统诗，在整界上静彝静重大灾害巾，尾矿瘁灾害仅次子发象地震、霍裁、洪求和氢辩爆炸等灾害而居世界上的位。它一熙发生事故，必将对下游地隧的人民的生命和财产造成巨大的危害，对环境造成严重的污染。因此，世界上工业发达的国家，在矿滋建设孛都雾磐重甏星矿波滚懿建设帮管理。我謇毽苓壤努。 所谓鼹矿，即是矿山开采出来的矿石，经过选矿，从中选船有用的矿物瓶，剩下的矿潞。通常，它以矿浆的形式排出。这是在现有的经济条件下未能回收裁用的王渡废糕。

32、由予在尾矿中含蠢许多对人类蠢雳鲮元素，阂越，尾矿仍是一种资源。尾矿设捷憩尾矿的输送系统和雏存系统豹总称。箕劝链在于将选矿后的剩下的矿渣妥善的储存起来，防止流失和污染是矿山建设中一项重要工程。尾矿设施是矿山生产中的重要设施。它是保诚选矿厂正常、持续生产的必要条俘。没鸯它，选犷厂捺凄懿尾犷无壤存豹殛掰，选矿藏无法送行。它懿宪善程度决定着企业生产能否正常、持续地进行 。建妒戆特蠡 我国鹘金属矿出在我国分布很广，规模大夸不一，选矿的方法各异，掰产生的尾矿肖其固有的特点。主要表现在以下几个方面： （属矿产率高。众属矿山一般原矿的金属品像不是很高，因此尾矿的产率缀褰。 （）尾矿成分及尾矿水成分复杂。矿物的

33、共生、伴生情况现象普遍存在，所以选矿工麓和流程各不相同。需要处理对生态环境有不利影响的重金属离予和其它纯擎成分右毙雉羧。 （）越矿浓度不一。选矿工艺条件不同，永阖玩就不一样，尾矿浓度自然就不一样 ）尾矿粒度差异较大。尾矿设施存在的斑要问题 硕士学位论文第二章工程介绍 （）病库和危库问题。我国有不少的尾矿库已经进入了中、晚期运行，不同程度的存在一些不安全的因素和隐患。 （）土地占用问题。 （）安全监测。由于尾矿的监测难以长期坚持，观测的数据不全，精度不高，效果不显著。因此，有必要健全尾矿的长期监测机制，以利于尾矿的预警。为尾矿库的安全、长期运行提供保障。 工程介绍 地理位置及自然条件嘲 地理位置

34、 金山店铁矿位于湖北省大冶市金山店镇见图，距大冶市约，锡冶山尾矿库位于金山店镇东北沟的锡冶山南麓山脚处的低洼场地带，至金山店铁矿选矿厂的直线距离约此为度地震设防区域。 地形地貌 金山店地区属丘陵地带，山少平地多，锡冶山是矿区附近长条形的小山脊，自北西向东南走向，长约，最高标高为一，最低垭口标高，锡冶山尾矿库建在锡冶山脉东段约南麓坡脚下的低洼地带，其东面是平坦的开阔地，南面为陈华宇村和马家庄锡冶山村，西侧有左右的较平坦地段。锡冶山坡往南左右有三座孤立的小山包，自东至西分别命名马家庄、陈华宇、姜德下山包。田?金山店铁矿地孚位王田 硕士学位论文 第二章工程介绍 。她质条件 山脚以下似带均为篇四纪覆盖

35、，覆盏厚度一般火于，最厚遮。 。羔凝壤嚣 尾矿库的组成及规模 锈冶如全部为获鑫恕自云覆获者裸露，有溶簸、溶灌发育，采觅骥显静潜澜， 尾矿库由初期坝、排洪系统、排渗设施、回水设施和值班房组成，尾矿库原设计最终堆积标高，曩翦坝麓，总露容，为三等尾矿痒。初期燹 ? 锡冶山尾矿库由个坝连接小山包围成尾矿库，西部自锡冶山坡脚与娄德下山包棚逑为坝，从姜德下山包凳士桥往东与陈华宇山包相避为？坝，陈牮宇垂惫等舄王窿夸毽穰连残。凌，驽歪疰速毫德与锈羧由露缓辐连秀矿凝，各坝的技术特征参数觅表。初期坝轴线总长度，总坝轴线长度（包括 山包）。 表春壤弦术特枉誊数表 编 号 最大坝商 上游选壤魄 （撼）每。 ： ： 坝

36、轴线长魔 下游逸璇鞋： （越） ：麓 ： 埂溅 鸯浚 均质粘士坝均质粘土坝趣震熬烹缓均质粘土埂 坝轴线长度取整数穰 参东， ： 。撵洪系统 金越痿锡冶出尾矿艨先后建有秘套排洪系统：鄹基建时的艨稚洪系统和年的新排洪系统，新排洪系统投入使用后，对原排洪系统进行了封堵。 尾矿摩原拂洪系统位予。坝东侧陈华宇山包鞭傩，为双椿斜槽和钢筋混凝薅承警联合灌洪。挎承警长度，捧隶警痰经（撬孵改蔻），排水斜槽水平长度，双格斜糟每格净断面为，采用水平盖板。排水管和排水斜槽以宽，高，长的连接井相连。原排洪系统因排水管警节妖发太长窝连接簸鲍菝剪强度不够嚣决定缀褒雯建瑟捺洪系统，覆播洪系统己予年封堵报废。 新建排洪系统是农

37、尾矿库堆积撬高达后时设计的，由于排水管无法穿 硕士学位论文第二章工程介绍过尾矿库，并考虑利用原排洪系统，因此新建排水管自尾矿库中部靠锡冶山山坡脚开始向西绕至。、坝坡，沿坝坡布线引至原排水管出口。为便于尾矿库的管理，新建双格排水斜槽设在尾矿库靠山一侧的中部位置。排水管为内径的钢筋混凝土管，双格斜槽为每格底宽的矩形槽，上部加半圆形拱盖板，均为钢筋混凝土结构，排水斜槽和排水管总长。 尾矿堆积坝的排渗 由于本工程是在世纪年代建设，所以当时未设排渗，至年代末，坝坡普遍渗水。于年代初开始采用辐射井深层自流排渗，并先后共建座辐射井。 尾矿库的回水设施 锡冶山尾矿库在基建时建有一套回水系统，回水泵房设在坝东侧

38、，由于种种原因，回水泵房基本未使用。至年，尾矿库的库水位已具备自流回水条件，目前正在实施自流回水方案。 尾矿库的运行情况 尾矿库运行情况概况 总的来说尾矿库自年投产至今，运行情况基本正常，但由于此尾矿库在基建时期存在某些先天不足的问题，所以运行期间小毛病也不少。 初期尾矿堆积不能均匀上升 投产初期，由于尾矿库初期坝轴线长达，而初期尾矿量小，尾矿堆积年上升速度约，加上当时农民不同意在。坝放矿，导致尾矿堆积无法均匀上升，坝堆积标高超过初期坝顶后，。坝还不能放矿。坝能放矿后，其堆积标高总赶不上、坝，这种局面导致每年汛期渡汛难。 排洪设施本身运行正常 原排洪系统存在的问题，发现得早，并及时建新排洪系统

39、，所以排洪基本运行正常。汛期排洪紧张多来自沉积滩不均匀上升和沉积滩纵坡小，改为高浓度输送和高浓度筑坝后该问题已基本解决。 坝坡渗水是反复出现的问题 由于尾矿库的初期坝为均质粘土坝，其透水性小于尾矿（尤其是粗粒尾矿）的透水性，所以尾矿堆积坝的渗透水从初期坝顶逸出，这是可预见的事情。世纪年代末，整个初期坝顶透水，坝坡沼泽化，年代初采用辐射井深层自流排渗固结技术进行治理，当时坝坡基本被疏干，但随着尾矿堆积高度的增大和库水位的上升，加上辐射材料的老化，近几年部分坝段的初期坝顶又出现渗水和坝坡沼泽化，又需要增设新的排渗措施。 硕士学位论文第二章工程介绍尾矿库现场勘察情况 初期坝为不透水均质土坝，当堆积尾

40、砂超过初期坝顶时，水开始从初期坝顶溢出，后来修筑了捧水沟，随着堆积坝体的不断上升，坝体浸润线也不断升高。部分初期坝顶处于沼泽地带，原排水沟破损严重，目前正在修复。 根据调查：尾砂堆积坝外坡形态基本完整，除坝体公路外，再无明显子坝。目前坝面无水外溢、隆起、塌陷等不良现象发生。目前个初期坝情况如下： ）锄期坝位于尾矿库西北端，原始地形最低高程。坝线长约，初期坝高仅左右目前外坡无明显初期坝体、坝的南西段，坝脚排水沟完整无积水、于燥，中段被事故矿淤积、排水不畅，东北段沟内有积水，坝脚有沼泽地，表明此处长年渗水，已沼泽化。 ）彻期坝位于库南边西段，原始地形最低高程，坝线长约，坝高约，初期坝顶排水沟破损失

41、效，成为沼泽地，初期坝外坡均有水外渗，横向距离就有一纵向排水沟向下排泄，说明初期坝体完全处在饱和状态下由于坝外坡地为村民的种植地，对坝坡产生一定的破坏作用，坝坡不规则，局部存在崩塌现象。 ）。初期坝位于尾矿坝南边东段，原始地形最低高程为，初期坝最高为，坝线长。初期坝顶两端均为沼泽地、中间三分之一坝顶干燥，坝外坡排水沟纵横交错，均有水流。坝外坡同为村民种植地，坝坡破坏严重。 ）初期坝位于尾矿库东边，坝线长约，原地面最低高程。初期坝高仅，整个坝段包括初期坝顶和原地表均为沼泽地，原排水沟已完全损坏，目前正在修复中。 综上所述，堆积坝渗水主要集中在初期坝顶或低洼地带，初期坝体为一相对隔水体，同时又是饱和土体，根据勘探，坝体土层较松软，填筑质量及均一性较差。 ）关于。坝段堆积尾坝矿变形问题：从坝坡表面观察，坡面虽有不规则之处，表明局部存在变形的可能性，从所种植的剑麻观察，没有发现其倾伏和弯曲，表