暴雨山洪与山坪塘漫坝多灾害耦合风险分析

为研究强降雨下山洪与漫坝耦合灾害对下游居民的影响程度和范围,应用HEC-RAS软件构建暴雨山洪与山坪塘漫坝多灾害耦合模型。首先,以重庆市巴南区某山坪塘为研究对象,根据巴南区暴雨强度公式设计不同重现期的降雨雨型;其次,借助数字高程数据对山坪塘进行原始构建,采用参数化模型对溃坝楔口参数进行预测,结合物理溃坝机制模拟漫坝过程;最后,选取洪水深度、洪水流速和洪水滞留时间等3个评价指标进行洪水风险分析。研究结果表明,突发强降雨下的山洪形成迅速且山坪塘发生漫坝的机率极大;山坪塘漫坝会加重附近区域的洪水风险等级。

尾矿坝漫顶侵蚀破坏机理及过程研究进展与展望

洪水漫顶是尾矿库事故的主要类型之一,深入认识尾矿坝漫顶侵蚀破坏机理及过程对于促进尾矿库防灾减灾具有重要意义。为探析尾矿坝漫顶破坏机理,有效预测洪水漫顶事故灾害过程,近年来诸多学者进行了深入研究,涌现出了一系列优秀成果,为尾矿坝洪水漫顶灾害防治提供了科学指导。对国内外尾矿坝漫顶破坏研究成果进行了梳理和归纳,从模型试验、数学模型、数值模拟等方面深入剖析了尾矿坝漫顶侵蚀破坏研究进展,研究结果阐明了漫顶水流作用下尾矿坝溃口发展与尾砂流下泄演进的时空规律,揭示了尾矿坝漫顶侵蚀破坏机理。但也存在诸多不足之处:(1)在物理模型试验方面,目前主要通过单因素试验进行溃坝过程与影响分析,没有充分考虑坝体堆积方式、边界条件、材料力学特性等多因素耦合影响,导致试验结果与实际情况存在较大误差。(2)在数学模型分析方面,现阶段仍借鉴土石坝的理论与公式,但尾矿坝与土石坝存在结构形状、坝体材料、堆筑工艺及库容等区别,形成的泥石流性质也存在各种差异,得出的结论与真实尾矿坝漫顶溃坝存在较大误差;其次目前的尾矿库漫顶溃坝预测数学模型均考虑的是未加筋尾矿坝的洪水漫顶破坏预测,而筋带对尾矿坝的洪水漫顶溃口发展将具有重要影响。(3)在数值模拟计算方面,由于地形实测资料存在精度偏差和缺少相对应的大尺度模型试验验证,导致其计算结果的可信度难以保证。针对以上问题,展望了未来的研究方向:(1)采用多尺度试验模型,将大尺寸模型试验与小比尺试验相结合进行探究与相互验证;(2)研制更为精密的新型土壤采集仪器获取土壤侵蚀系数,完善现有的土壤侵蚀速率模型;(3)以多因素耦合作用下的尾矿坝漫顶溃坝侵蚀过程的模型试验为基础,开发更为完备的数学模型进行数值模拟计算。

干湿循环条件下含软弱夹层矿山边坡降雨渗流特性

为了研究软弱夹层在干湿循环条件下的渗透性变化对边坡整体降雨渗流特性产生的影响,结合现场实际,利用GeoStudio有限元软件建立概化模型,模拟了不同干湿循环次数下边坡的降雨渗流,揭示了不同循环次数下边坡体内孔隙水压力的变化规律。结果表明,在初始状态下,由于软弱夹层的弱透水性雨水很难侵入软弱夹层以及下部灰岩,软弱夹层及下部灰岩孔隙水压力几乎没有变化;干湿循环后软弱夹层渗透系数的变大,他不能作为隔水层阻碍雨水的向下入侵,随着循环次数的增加,软弱夹层和下部灰岩受到雨水的浸润,孔隙水压力变大且由于软弱夹层和灰岩的雨水排出能力远小于上部区域,雨水无法及时排出,在边坡体后缘形成的高孔隙水压力区域面积远大于初始状态,雨水入侵对边坡整体稳定性的影响更大。研究结果可为同类型矿山边坡防护提供参考。

尾矿坝垮塌机制与溃决模式试验研究

基于云南拉拉铜矿小打鹅尾矿库工程设计资料,采用现场排放尾矿砂为试验材料,进行了尾矿堆积坝在洪水情况下发生垮塌破坏的模型试验。通过水流控制系统模拟尾矿坝遭遇洪水情况,采用侧面示踪点、水位测压管、应力传感器以及数码摄像机等设备获得了尾矿坝溃决过程中坝坡的位移矢量演化、浸润线与应力的变化特性以及坝体破坏发展过程,揭示了洪水作用下尾矿坝的垮塌机制和溃决模式。试验结果发现:尾矿堆积坝的浸润线变化存在滞后性;在洪水入库致库区最高设计洪水水位过程中,靠近坝坡中部处水平方向的总应力增量较垂向总应力增量大,增大的水平应力是坝体产生破坏的重要因素之一;洪水导致坝坡尾矿砂所受的渗透力、上浮力、重力以及孔隙水压力增大,削弱了坝体材料的黏聚力,并加大了自身荷载,降低了坝体的稳定性;尾矿坝溃决模式一般为逆流渐进型,破坏先是从坡脚处发生,继而向上游发展,呈现牵引式发展,破坏的滑动面由多个弧形滑移面构成。研究成果加深了对尾矿堆积坝垮塌机制和溃决模式的认识,并在洪水灾害的预防和控制方面作了一些新的探索。

基于不同溃口形态的尾矿坝溃决泥浆流动特性试验研究

以云南玉溪矿业有限公司秧田箐尾矿库设计资料为依托,依据相似原则,采用重庆大学自行研制开发的尾矿坝溃决破坏模拟试验台,基于尾矿坝溃决的口门形态,探索了坝体在1/4、1/2以及全部瞬间溃决3种情况下的下泄泥浆流动特性。试验结果表明:(1)溃坝口门形态对下泄泥浆的冲击力、淹没范围以及演进规律有较大的影响;(2)泥浆在下游各特征过流断面处的演进规律具有较明显的龙头衰减过程,龙头速度较大,泥深以及泥浆冲击力呈现小-大-小的分布,具有较长的拖尾衰减现象;(3)随着溃口逐渐加大,泥浆在下游同一过流断面处的冲击力和泥深呈明显增大趋势,其增大趋势表现为非线性;(4)泥浆流态在下游90°弯道处发生强烈扰动,在弯道内侧出现涡流现象,而在外侧出现反射现象,瞬间全溃下泄泥浆形成的涡流范围和反射波强度较坝体1/2和1/4溃决情况明显;(5)受溃口形态影响,下泄泥浆龙头到达同一过流断面的时间也不同,全溃泥浆龙头到达下游同一过流断面处的时间远小于坝体1/2和1/4溃决情况。同时,随着溃口的不断减小,同一断面处泥浆冲击力峰值呈减弱趋势,到达峰值的时间也相应推迟。研究成果为不同溃坝口门形态下的尾矿坝溃决泥浆流动特性的深入认识提供了参考。同时,对指导矿山企业的防灾减灾工作具有重要的现实意义。

模型试验与数值模拟对尾矿坝稳定性综合预测

为探析设计中的小打鹅尾矿坝在未来运行中的稳定性，遂以小打鹅尾矿库设计资料为依据，采用尾矿坝堆坝物理模型试验方法模拟了该尾矿坝堆积的全过程，探析尾矿颗粒在库内的分布与沉积特征、坝体浸润线的埋深及变化规律，在此基础上运用ANSYS非线性软件对该尾矿坝在正常运行和洪水运行两种工况条件下进行数值模拟，综合预测了尾矿坝在未来运行中的稳定性。结果表明：堆坝初期干滩面较短；堆坝中后期浸润线埋深基本保持在6～10cm下相对稳定的位置；水流对尾矿的分选作用不很明显，在库水位置尾矿出现明显细化现象；正常运行下坝体是稳定的，洪水情况下坝体浸润线偏高、受力较大，相对比较危险，必须采取相应排渗措施。

筋带密度对尾矿坝漫顶破坏规律影响研究

基于相似理论和溃决侵蚀原理,进行不同加筋密度条件下尾矿坝洪水漫顶破坏模型试验,探析了筋带密度对尾矿坝漫顶破坏影响规律。试验结果发现:1随着筋带密度的增加显著提升了尾矿坝的力学强度,但也导致了坝体内的浸润线升高;2筋带密度的增加使溃口由"Y"型逐渐向"H"型转变;3筋带密度的增加阻滞了漫坝破坏的发展,坝体位移及内部应力变化量明显减小;4增加筋带密度提高了坝体的抗冲刷能力,减弱了洪水对蚀沟两岸尾砂的拉拽作用,保证了蚀沟两翼坝体的稳定;5随着筋带密度增加,可有效减小坝体位移和溃口深度、宽度的发展,当筋带超过2层后,筋带层数的增加对坝体溃口宽、深基本无影响。研究成果深入探析了筋带密度对漫顶破坏影响规律,在尾矿坝加筋研究方面提供了科学依据。

拦挡坝对尾矿库溃决泥沙缓冲效应试验研究

为分析拦挡坝对尾矿坝溃决泥沙的拦截效果,以云南某在建尾矿库为工程背景,依据相似理论,并运用尾矿坝溃决模型试验装置,深入分析拦挡坝设防高度对尾矿坝溃决泥沙拦截效应。研究结果表明:拦挡坝高度决定了其对泥沙的拦挡效果,它是所拦挡泥沙的量的决定性因素,它决定了拦挡坝的库容,直接影响着冲向下游的泥沙量;随着设防高度的增加,尾矿库溃决泥沙到达库区同一特征过流断面处的最大淹没高度逐渐降低,泥沙到达下游同一过流断面处的时间也逐渐延后,泥沙对下游构筑物的冲击力呈逐渐减小趋势;泥深峰值及冲击力峰值与设防高度之间基本呈线性关系。

尾矿库溃坝泥石流相似模拟试验台设计及验证

泥石流是一种极具破坏力的地质灾害类型,而尾矿库溃坝形成的泥石流除产生巨大破坏力外,还会造成严重的环境污染问题,为了分析其流态演进过程设计了泥石流相似模型试验台。本尾矿库溃坝泥石流相似模拟试验台采用全透明技术以观察泥石流的流态演进过程,同时在传感器对应位置外侧固定量尺,以记录泥石流流动过程中泥深的动(泥石流淹没高程)静(泥石流结束后滞留泥浆高度)态变化。与现有技术相比具有5大优点,主要体现在弯度调节、坡度调节及闸门装置3大系统,并通过相似模型试验与前人研究成果对比,验证了此试验台的可行性,对完善矿山泥石流流体力学理论及矿山泥石流防灾减灾工作具有重要的科学价值及意义。

基于ABAQUS有限元软件对尾矿坝的稳定性预测

为预测云南兰坪铅锌矿温庄尾矿坝在未来运行中的稳定性,进行了室内土工实验,分析了铅锌矿尾矿的物理力学性能,同时通过ABAQUS有限元软件,建立了温庄尾矿坝的二维流固耦合模型,获得了该尾矿坝在正常和洪水两种工况下的应力场,位移场,渗流场的结果。

建设校园文化促进大学生全面发展

分析了大众文化的负效应对大学生全面发展的消极影响,阐述了校园文化对大学生全面发展的积极作用,提出了突出核心价值、弘扬中华文化、发展和谐文化、促进文化创新等加强校园文化建设和促进大学生全面发展的对策。

班导师在大学生心理健康教育中的角色探析

当代大学生是祖国的未来、民族的希望,加强大学生的心理健康教育对其全面发展具有重要意义。心理健康教育是一个复杂的系统工程,班导师在学校教育中的重要地位决定了其在心理健康教育中应主要扮演预防者、指导者、沟通者、组织协调者、研究者等角色。

试论卓越工程师思想政治培养的突破口

教育部提出的"卓越工程师教育培养计划"是未来较长时期内我国高等工程教育改革的重大举措,是促进高校培养适应社会和经济发展需要的高级专门人才的一项新的"质量工程"。本文在这个背景之下,深入探析了大学在卓越工程师思想政治培养方面的突破口,认清当代大学生的需要及其特性,找出相应的思想政治教育模式是提高思想政治教育有效性的必要途径。

无课堂自主学习模式在高校实验教学中的应用

以重庆科技学院为例,将"一集中(课堂集中)、两分散(分散实践)"的无课堂自主学习新模式应用于安全工程硕士研究生实验教学,其目的是为了解决实验设备数量不足、实验教学形式单一、考核不全面等问题,并对课堂的学习形式进行探讨,在此基础上,完善无课堂自主学习新模式,构建真正适合高校实验教学的课堂模式。该文对此进行了研究。

瓦斯压力对突出煤瓦斯渗流影响试验研究

以典型煤与瓦斯突出矿井松藻煤电集团打通一矿7#突出煤层制备的型煤试件为研究对象,利用自行研制的三轴渗透仪,进行固定轴压和围压情况下的变瓦斯压力突出煤瓦斯渗透试验。试验结果表明:在轴压和围压固定的情况下,突出煤样的瓦斯渗透速度随着瓦斯压力的增大而增大。突出煤样瓦斯渗透速度随着瓦斯压力的增加,呈幂函数规律变化。随着瓦斯压力的增加,突出煤样两端的瓦斯压力梯度增大率会逐渐减小,最终趋近于零。而突出煤样的瓦斯渗透速度增加率则随着瓦斯压力的增大而减小,最终趋近于一恒定值附近。研究成果对提高突出矿井瓦斯抽采率有重要意义。

煤岩全应力–应变过程中瓦斯流动特性试验研究

利用AG–250kNI电子精密材料试验机,配合自制煤岩三轴蠕变瓦斯渗流装置,对煤岩全应力–应变过程中的瓦斯流动特性进行试验研究,得出煤岩在全应力–应变过程中瓦斯流动特性规律。试验结果表明:应变–瓦斯流动速度曲线与应力–应变曲线变化趋势具有相似性,且表现为少许滞后于应变的特点,这表明煤岩受载过程中的损伤演化决定着瓦斯在其内的流动特性,而瓦斯的吸附–解析过程及瓦斯在煤岩内流动需要时间是其表现出滞后性的主要原因。煤岩所受围压通过侧向压缩煤岩侧壁,导致其内部结构变化而对其所含瓦斯流动起到阻碍作用。进行2种不同粒径煤粉组成的煤岩比较试验,结果表明,其所含瓦斯流动特性差别较大,且颗粒组成较大的煤岩试件受外界条件影响较明显。

尾矿坝溃坝相似模拟试验研究

采用自行研制开发的尾矿坝溃决破坏模拟试验装置,以云南玉溪矿业有限公司所属的一尾矿库设计资料为依据,对不同高度尾矿坝瞬间全溃后泥浆流态演进规律及动力特性进行模拟试验研究,探讨泥浆在下游区域流动过程中的冲击力强度、淹没范围以及演进规律。试验结果表明:(1)尾矿坝溃坝特性同普通水坝溃坝及典型泥石流运动特性有着本质性区别。(2)溃坝高度对下游泥浆淹没高程有明显影响。泥浆在下游的最大淹没高程总体上随着冲击距离的增大呈递减趋势。(3)泥浆在运动过程中遇到弯形沟道时,因离心力的作用在凹岸出现侧向爬高现象。(4)在泥浆流动过程中,各过流断面处冲击力过程曲线前端较陡直,后端较平滑,最大值出现在泥深峰值到来之前。(5)随着尾矿坝高度的增加,溃决泥浆在下游的最大淹没高程和冲击力强度都呈递增趋势,泥浆到达同一建筑物处的时间缩短,从而加重了溃坝对下游的灾情。研究成果为尾矿坝溃坝泥浆演进规律及动力作用的深入认识以及溃坝灾害的预防和控制提供了参考。

含瓦斯突出煤三轴压缩下力学性质试验研究

以典型煤与瓦斯突出矿井松藻煤电集团打通一矿7#突出煤层制备的型煤试件为研究对象,利用岛津AG-250伺服材料试验机和自行研制的三轴渗透仪,对不同外界应力条件下含瓦斯突出煤的力学特性进行试验研究。结果表明:瓦斯压力固定的情况下,围压对含瓦斯煤的力学特性起到强化和改善的作用。随着围压的增加,突出煤样的三轴抗压强度、弹性模量和峰值应变均呈线性单调增加;围压大小一定情况下,瓦斯压力对含瓦斯煤的力学特性起到弱化的作用。随着瓦斯压力的增加,突出煤样的三轴抗压强度和弹性模量分别呈线性和对函数形式单调递减,而峰值应变则呈线性单调增加;有效应力对含瓦斯突出煤的力学性质具有强化和改善的作用,随着有效应力的增加,含瓦斯突出煤的弹性模量、三轴抗压强度和峰值应变均单调增加。研究成果对采动影响下煤层瓦斯抽放和煤与瓦斯突出防治及预测具有重要意义。

粗、细尾砂筑坝渗流特性模型试验及现场实测研究

以云南2个矿山生产的粗尾砂和细尾砂为堆坝材料,通过室内小比例渗流堆坝模型试验和现场实测,对粗、细尾砂在堆坝过程中渗流规律进行对比研究。研究结果表明:(1)细粒尾砂堆积坝的浸润线较粗粒尾砂堆积坝高的原因有两方面:①细粒尾矿自身渗透性差;②在堆坝过程中,细粒尾砂在用于防漏作用的土工布上形成了一层较密实的防水层,堵塞了土工布排水小孔,阻碍了尾矿坝排渗效果;(2)粗、细粒尾矿堆积坝的坝前沉积规律基本相同,即同一水平面上为前缘细后部粗,上部粗下部细,但粗粒尾矿堆积坝形成的干滩面坡度较大,为1.0%～2.5%,而细粒尾矿堆积形成的干滩面坡度比较平缓,为0.3%～0.9%;(3)根据尾矿坝的整体排渗效果,提出"尾矿坝相对渗透率"的概念,在外部条件基本相同的情况下,细粒尾砂堆积坝的相对渗透系数约为粗尾砂堆积坝的25%;(4)由于细粒尾矿渗透性较差,浸润线偏高,造成尾矿坝坝坡水头压力较大,极易引起坝坡渗透破坏。研究成果对类似尾矿堆坝的研究具有重要的指导意义。

洪水工况下尾矿库浸润线变化规律及稳定性分析

秧田箐尾矿库为铜厂铜矿规划新建的尾矿库。在规划设计期间,利用室内堆坝模型试验,演绎尾矿库堆坝过程的同时,研究了该尾矿库堆积到设计总坝高约2/3的高度(120m)时,在洪水工况和正常工况下坝体浸润线的变化规律。并以试验数据为基础,采用Slide5.0软件对尾矿坝在这一高度下的稳定性进行了计算,获得了尾矿坝在不同工况下的稳定性结果,为后期继续进行试验和未来矿山安全生产服务。结果显示,坝体在正常状态下稳定系数满足规范要求,但洪水状态下稳定系数小于国家规范值,需要对原始初步设计进行调整或采取其他措施,确保尾矿库安全。