豫西前坪铁多金属矿床破矿构造解析及找矿前景分析

在分析区域成矿背景及矿区地质特征的基础上,依据目前生产勘探成果,重点讨论破矿构造发育特征,为后期勘查指出了五处找矿靶区。笔者认为研究区矿床成因类型属接触交代-热液型多金属矿床,后期破矿构造较发育,导致矿体呈现出叠瓦状的分布特征。该认识对前坪矿区的后期勘查具有重要的指导作用,对区域类似矿产的勘查具有重要借鉴意义。

前坪水库溢洪道高边坡设计方案优化研究

前坪水库溢洪道高边坡的初步设计方案中,开挖边坡坡度为1∶0.5,采用5 m长锚杆Φ25 mm@2×2 m加固支护。通过系统优化研究,调整开挖边坡坡度为1∶0.4,采用10 m长锚杆Φ25 mm@3×3 m加固支护。采用GEO-SLOPE软件对不同工况下前坪水库溢洪道高边坡的稳定性进行了极限平衡分析,并采用FLAC 3D软件计算了不同工况下边坡的应力和变形分布规律。计算结果表明:优化设计方案中溢洪道高边坡开挖后在无水、正常水位及相应地震工况下的安全系数均大于1.3,满足规范要求。按优化设计方案开挖后,边坡在无水、遭遇洪水及地震3种工况下,开挖面上的最大主应力均出现拉应力,3种工况下的最大拉应力为0.24 MPa,小于安山玢岩的抗拉强度。优化设计方案与初步设计阶段的方案相比,可减少土石方开挖量约5万m3,具有显著的经济效益。

前坪水库建设前后库区生境质量时空演变与预测

人类活动造成的用地类型变更影响区域生境质量。采用InVEST模型对河南省前坪水库建设前后库区生境质量进行评估,并结合CA-Markov模型对研究区2025年、2035年生境质量状况进行模拟和预测。结果表明:耕地、林地、草地为前坪水库库区主要用地类型,占比为90%左右;2000—2020年耕地面积萎缩,水域20 a内涨幅高达116.94%;研究区生境质量平均值由2000年的0.550595增大为2015年的0.557727,但在2020年下降为0.556880,表明前坪水库建设前库区生境质量整体呈上升趋势,建设后生境质量下降;2020—2035年研究区土地利用和生境质量演变趋势与2000—2020年的基本一致,耕地削减速率减小,建设用地扩张速率明显减缓,生境质量整体仍呈略微下降趋势。

前坪水库植物物种多样性及其对环境的回应

【目的】探寻前坪水库库区植物物种多样性、群落物种分布对环境的回应。【方法】采用野外调查的方法,在前坪水库库区设置了15个样地,在植物群落和环境因子调查的基础上,采用冗余分析法(redundancy analysis,RDA)和典范对应分析法(canonical correspondence analysis,CCA)等,对前坪水库植物物种多样性指数、样方内物种重要值和各环境因子进行相关性分析。【结果】经调查,样方中共有植物49科、102属、112种。主要优势种为酸枣(Ziziphus jujuba Mill.var.spinosa(Bunge)Hu ex H.F.Chow)、杨树(Populus L.)和荆条(Vitex negundo var.heterophylla(Franch.)Rehd.)等。多元回归树(MRT)分析将前坪水库植物群落分为5个群落类型:Ⅰ榆树-酸枣-艾群落,Ⅱ杨树-荆条-艾群落,Ⅲ榆树-酸枣-狗尾草群落,Ⅳ刚竹-胡枝子-狗尾草群落和Ⅴ杨树-木槿-狗尾草群落。冗余分析(RDA)表明,海拔和距河流水平距离对前坪水库库区植物群落物种多样性的影响较大,解释度分别为9.0%和3.9%,贡献度为37.3%和16.2%;典范对应分析(CCA)表明,群落物种组成与纬度、海拔、经度、距河流水平距离及样方内乔木平均胸径均有显著相关性(P≤0.01),关系最为密切的为纬度和海拔,解释度和贡献度分别为4.7%、4.0%和20.3%、17.0%。【结论】前坪水库库区灌木层植物组成极为单一,草本层植物组成相对丰富。样方植物群落物种丰富度、shannon-wiener多样性指数、simpson优势度指数和pielou均匀度指数的相关性显著。海拔和距河流水平距离对库区植物群落物种多样性的影响最大,群落物种分布与纬度和海拔的关系较为密切。

前坪水库砂砾石黏土心墙坝三维流固耦合分析

针对前坪水库工程砂砾石黏土心墙坝的特点,结合地质、设计和相关试验资料,采用南水双屈服面本构模型,开展三维流固耦合计算分析,计算考虑施工、蓄水时间效应以及运行期长期变形时间效应等,模拟前坪水库工程坝体的填筑过程、施工后至蓄水前、蓄水过程以及运行期的坝体应力变形分布规律和工作性态。研究发现:考虑流固耦合作用时,砂砾石黏土心墙坝最大应力、应变都较耦合前大;坝体在施工期最大沉降率为1.25%,运行期累计最大沉降率为1.36%;施工期最大水平位移为17.7cm,运行期累计最大水平位移为35.2cm。

前坪水库筑坝砂砾料现场碾压试验研究

无序人工河道采砂导致前坪水库料场筑坝砂砾料级配范围变化大、离散性大,为进一步明确上坝料级配包线,科学确定碾压施工参数,提高施工工效,验证设计填筑标准的合理性,在选定26 t自行式振动碾条件下,对扰动筑坝砂砾料进行了不同铺厚、不同碾压遍数和不同洒水情况组合的现场碾压试验。在试验基础上,提出能够满足填筑标准的高效碾压施工参数及相应的质量控制措施。

前坪水库高水头分层取水水温分布研究

高水头大型水库下泄水温对农业灌溉和河流水生态环境影响很大,分析研究高水头水库的水温垂向分布规律及分层取水对放水温度的影响,可以为水库的设计与调控提供科学依据。以前坪水库为研究对象,采用DELFT3D FLOW软件建立其库水温度计算模型,分析了高水头大型水库在分层取水与单层取水两种不同取水方式下的排水温度。该模型选取海洋温度模式,并收集周围气象站的多年平均资料作为背景数据;以水库丰、平、枯、特枯四个典型年份的水文资料为初值条件,上游天然水流入、下游取水出流为边界条件。分析结果表明,采用分层取水方案时,排水温度较为接近自然河水温度,可满足各种作物灌溉需求。

基于离心模型试验的前坪水库坝体变形研究

根据前坪水库工程砂砾石黏土心墙坝的设计分区、陡峻岸坡等不利地形条件以及覆盖层的土层分布,采用离心模型试验对主坝不同特征时段的变形特性及黏土心墙内土压力分布特性和孔压分布特性等进行了研究,并对大坝的填筑及蓄水过程进行模拟计算,研究竣工期、满蓄期大坝的应力、变形特性。结果表明:坝体沉降变形主要发生在施工期,蓄水引起的坝体沉降不大。坝体在满蓄状态下,运行管理期存在一定的长期变形。离心模型试验结果显示,在试验条件下,坝体运行管理期沉降增量较竣工期增长10.9 cm,该变形可能会导致坝顶公路、防浪墙等附属结构发生差异变形而出现局部开裂,应引起管理方重视。同时揭示,在长期水荷载作用下,心墙未出现裂缝,在模拟历时3000 d过程中,坝体上游水位未发生变化,下游区域未见明显渗水,表明黏土心墙有很好的防渗性能,心墙未发生渗流破坏。

前坪水库大坝设计及三维应力变形分析

前坪水库大坝坝型为黏土心墙砂砾(卵)石坝,大坝砂砾石覆盖层细粒缺失,F2断层顺河向穿过大坝坝基,右岸坝肩为陡峻岸坡。针对以上工程难点,文章提出了设计方案,并根据大坝的设计分区、地形条件以及覆盖层的土层分布,建立三维模型,根据对大坝的填筑及蓄水过程进行模拟,对各关键时刻包括竣工期、满蓄期大坝的应力、变形特性等进行了研究。计算结果表明,坝体应力和变形分布符合一般规律,大坝设计方案经济、合适。

前坪水库水利工程下泄生态流量保障措施探究

随着我国社会经济的发展和人口的大量增加,人类活动对生态环境的影响越来越大。在河道内水生态环境方面,由于水资源时空分布不均匀等先天条件,加之在以前水利工程建设中的水资源配置中很少考虑生态需水,导致河道内生态用水被挤占由此引发的生态环境问题日益突出。

基于BIM+GIS技术的前坪水库溃坝洪水数值模拟

为确保水库汛期防洪及水库下游人民生命财产安全,以河南省汝阳县前坪水库为例,基于库区高精度地形图和DEM,采用BIM技术、GIS技术结合MIKE软件建立水库溃坝一维、二维耦合数值模型,模拟水库大坝在5000 a一遇校核洪水位下溃坝及洪水下泄过程,计算水库溃口流量过程及溃决后洪水在下游的演进过程,获得水库下游淹没区范围、淹没区流态等洪水风险信息。结果表明:大坝溃口流量过程与经验公式计算结果较吻合,数值模型可有效模拟溃坝后洪水下游演进风险特征,计算结果较为合理,三维洪水演进过程直观准确。

前坪水库大坝坝体及坝基渗透稳定研究

前坪水库大坝为黏土心墙砂卵砾石坝,属高坝,心墙土料与坝壳砂卵砾石料、堆石料渗透系数差别较大,坝基存在深厚透水性较强覆盖层,因此研究其坝体、坝基渗透稳定性,分析易发生渗透破坏的部位及其特性十分必要。通过建立渗流场水文地质模型,采用二维数值模拟和三维有限元两种分析方法分别进行了坝体、坝基平面和立体有限元渗流分析,通过定性分析与定量计算进行了坝体、坝基渗透稳定性评价和渗流量估算。计算结果表明:心墙出逸点处、防渗墙伸入心墙部分容易出现渗透破坏,均需采取相应保护措施;三维有限元计算是对二维数值计算的扩展和延伸,对于高坝、边界条件复杂的大坝,更能模拟其实际渗流特性,以便有针对性地提出防治措施。

前坪水库大坝应力变形及抗水力劈裂研究

心墙土料与坝壳砂卵砾石料、堆石料模量差别较大,为研究大坝心墙拱效应对心墙的应力变形及抗水力劈裂的影响,根据大坝材料分区及坝基地质情况,考虑施工填筑及蓄水过程分级加载,采用非线性邓肯-张模型对大坝应力变形进行研究分析,对前坪水库心墙的应力变形、抗水力劈裂进行分析。计算结果表明,坝体应力和变形分布符合一般规律,坝体最大竖向沉降发生在1/2～2/3坝高范围内,考虑心墙拱效应后,心墙抗水力劈裂是安全的。同时,结合已建工程经验,在大坝易出现裂缝部位可采取填筑高塑性土等工程措施,防止因裂缝而引发集中渗流破坏,避免心墙与基岩面产生裂缝。

前坪水库泄洪洞泄流能力及冲刷消能试验研究

为了验证前坪水库泄洪洞原布置方案的合理性,根据弗劳德定律,采用1∶40的单体正态模型进行试验,研究了泄洪洞各试验工况下的泄流能力、时均压力分布、水面线及洞身余幅、消能防冲效果等。结果表明:前坪水库泄洪洞泄流能力满足要求;泄洪洞检修闸门槽最小空化数1.23,大于闸门初生空化数0.7,闸门槽设计合理,满足规范要求;泄洪洞洞身掺气水深均小于直墙高度,洞身余幅均大于15%,满足设计和规范要求;校核工况下,泄洪洞冲坑最深点高程为327.34 m,水流对下游山体造成一定的冲刷,需要对山体采取抗冲刷措施。

前坪水库泄洪洞施工期监测及围岩稳定分析

介绍了前坪水库泄洪洞的工程地质概况及施工期安全监测设计,通过安全监测仪器数据对比,对围岩的变形、应力规律及特征进行了深入的分析。结果表明:围岩变形与台阶开挖关系密切,在施工期间,随着开挖过程的不断进行,围岩变形不断增大,一般情况下,变形以突发性为主,并与台阶开挖有关,开挖上部台阶时变形量相对较小,开挖下部台阶时变形量相对较大,如果台阶高度过大、进度快,将造成应力突然释放的能量过大,从而导致围岩变形突变。前坪水库泄洪洞工程施工已完成,围岩变形现阶段已处于稳定状态,安全监测设计应根据工程进度及揭露的地质情况进行相应的调整,安全监测需进行动态设计。

前坪水库泄洪洞明挖爆破试验与数值模拟

为了缩短前坪水库泄洪洞开挖工期,并开挖出级配良好的筑坝石料,开展了泄洪洞爆破开挖试验与数值仿真模拟,研究了前坪水库泄洪洞明挖爆破方案,优选了泄洪洞明挖爆破的装药参数及布孔方案。结果表明:ANSYS中的动力分析模块LS-DYNA能够有效模拟泄洪洞明挖爆破施工,有限元数值仿真模拟与爆破试验吻合较好,有限元计算模型具有一定的通用性,可以为类似工程的隧洞爆破开挖提供参考依据。

前坪水库安山玢岩洞室围岩稳定分析

围岩稳定性是地下建筑物安全和使用首要的考虑条件,同时制约工程建设、影响后期建筑物运行安全。洞室围岩失稳是一个受诸多因素影响和制约的复杂过程。在阐述前坪水库泄洪洞围岩基本特性的基础上,简要分析围岩应力分布的特点、应力重分布规律以及围岩变形破坏的因素,运用等效内力计算及现场监测手段,找出工作区围岩应力重分布后应力最大部位,明确了洞室衬砌设计的关键部位。工作区监测资料反映围岩位移变化符合“破坏—支护—平衡”的规律,同时位移曲线也呈现出较为明显的S形曲线走势,根据位移曲线可确定初期喷锚支护后围岩应力重分布达到新平衡的时机,达到了充分发挥围岩自承能力的目的。

前坪水库人工扰动砂砾石料特性研究

受料场人工采砂影响,前坪水库人工扰动料储量占砂砾料料场总储量的80%,这种筑坝材料的力学特性成为影响大坝填筑质量的关键因素。通过开展人工扰动砂砾石料室内三轴剪切试验、流变试验、尺寸效应分析、数值模拟等,对其物理力学性质等进行了深入分析。结果表明,细粒含量低于最佳含量的砂砾石料压实后能满足设计要求,该种坝料是一种合格的筑坝材料。大坝填筑完成后,经过一个汛期蓄水运行,大坝沉降、水平位移、坝基坝体渗水量均较小,大坝结构安全。

高喷灌浆防渗墙在前坪水库砂卵石地层防渗中的应用

一、工程概况前坪水库主坝为黏土心墙砂砾(卵)石坝,坝顶高程423.5 m,总长818 m,最大坝高90.3 m,建筑物级别为1级。戗堤位于坝轴线上游203 m,长度685 m,堤顶高程为353 m,宽度6 m,上游坡比为1∶2.5,下游坡比1∶1.5。高程348~353 m回填黏土,高程348 m以下回填砂砾石料。

前坪水库土石坝天然砂砾石填筑质量控制

结合前坪水库主坝工程阐述以天然砂卵砾石作为主坝筑坝料的压实质量控制方法。根据天然砂砾石料填筑施工实例,对大坝坝壳料施工填筑、碾压实验、控制料源、填筑施工等施工环节探究质量控制,以达到砂卵砾石料填筑质量设计标准,确保大坝坝壳填筑施工质量。