初期坝顶部单排水平排渗管布设对尾矿坝稳定性的影响

为揭示初期坝顶部单排布设水平排渗管对尾矿坝稳定性的影响机理,以山东某尾矿库为工程研究对象,将排渗管等效为具有特定饱和渗透系数的材料,基于达西渗流定律以及极限平衡理论,研究不同干滩长度下安全系数随排渗管长度和渗透系数的变化规律,建立最优排渗管长度与干滩长度之间的定量关系,提出初期坝排渗管与坝顶抽水泵协同工作汛期抢险救灾技术。研究结果表明:初期坝顶部水平布设排渗管以及与尾矿坝顶抽水泵协同工作技术可以有效降低坝体内浸润线位置,提高坝体稳定性。研究结果可为汛期尾矿坝排渗提供强有力的技术支持。

基于复合模型沙的大比尺尾矿库漫顶溃决模型试验

尾矿库是重大危险源且存在溃坝危险,为了更真实地预测尾矿库溃坝造成的影响,定量掌握尾矿库的溃坝过程及其对下游的影响程度,利用细粒尾砂与膨胀珍珠岩按照体积比尺1.5∶1进行混合制作复合模型沙,通过室内试验和水下休止角试验确定复合模型沙的基本可行性;并在满足相似条件的基础上,开展极端状态下的复合模型沙大比尺尾矿库漫顶溃坝试验,分析其溃坝过程、流量过程、断面形态演变过程、浸润线、淹没高程和范围等变化规律。试验结果表明:物理模型试验历时140 min,复合模型沙下泄量占总库容的10.76%,下游区域淤积量占下泄量的95.21%,基本符合漫顶溃坝的实际情况,设计选配的复合模型沙合理,说明该复合模型沙能够更真实有效地还原尾矿库溃坝过程。研究结果为尾矿库漫顶溃坝试验中模型沙的选择提供了新思路。

干密度及细颗粒含量对滑坡坝溃决影响的试验研究

为研究坝体物质组成对滑坡堰塞坝溃决过程的影响,针对不同干密度、细颗粒含量,配制8组不同的坝体材料,开展人工堰塞坝的水槽模型试验,分析模型试验中不同坝体材料的浸润线发展过程、纵向侵蚀过程及溃决破坏特征。结果表明:堰塞坝浸润线发展速率随着干密度减小而增大,随着细颗粒含量减小而增大。干密度较小的坝体其溃决历时明显小于干密度较大的坝体,并且干密度较小的坝体其侵蚀速度明显大于干密度较大的坝体;细颗粒含量较大的坝体侵蚀速度慢,溃决达到稳定时的时间更长。随着干密度减小,堰塞坝抗侵蚀能力减弱,易形成冲沟,冲沟两侧壁越早形成悬空面,溃口处易失稳坍塌,溃决持续时间越短;细颗粒含量越大,砂土堰塞坝面抗侵蚀能力越弱,越易形成冲沟,溃口处易多次失稳坍塌,溃决持续时间越长。研究成果不仅深化对堰塞坝灾害的认识,还为进一步揭示外界诱发因素与堰塞坝的内在响应机制提供依据。

浸润线较高对尾矿库坝体稳定性的影响及降低浸润线的措施

我国现有近万座尾矿库,环境风险相对比较高的占三分之一。很多早期建设的中小型尾矿库,由于初期坝设计、施工不规范、后期尾矿堆积坝未按设计要求堆放等原因,导致尾矿库浸润线较高,初期坝和堆积坝坝面出现沼泽化,尾矿库堆积坝抗滑稳定系数不满足规范要求,尾矿库运行存在安全隐患。本文简要分析浸润线较高对尾矿堆积坝的不利影响,并提出尾矿库整改时降低浸润线的措施。

库水位升降联合降雨作用下库岸边坡中的浸润线研究

库岸边坡中的地下水对其稳定性有重大影响,目前还没有统一的公式用来计算岸坡中的浸润线。为此,建立隔水底板呈缓倾角的均质岸坡模型,采用稳定渗流情况下的浸润线作为非稳定渗流的初始值,推导出库水位升降联合降雨作用下该模型中浸润线的近似解析解。利用Geo-Slope中的SEEP/W程序,对浸润线的近似解析解进行验证分析,结果表明,在不同库水位升降和降雨的组合条件下,由近似解析解确定的浸润线与数值模拟结果基本一致。对库水位升降联合降雨作用下赵树岭滑坡中的浸润线进行研究,利用实测浸润线验证了近似解析解的正确性,并预测了赵树岭滑坡在快速蓄水、快速蓄水+暴雨、快速泄水及快速泄水+暴雨4种工况下(库水位波动范围为145～175m)浸润线的变化情况。最后,从解析解的适用条件出发剖析了近似解析解误差产生的原因,为应用浸润线解析解解决实际问题提供依据。

三峡库区黄土坡滑坡浸润线动态变化规律研究

以三峡库区黄土坡滑坡为研究对象,结合滑坡体地下水位监测数据,分析库水涨落对滑坡地下水位的影响。建立了黄土坡滑坡渗流模拟的有限元计算模型,并确定了模型合理的水头边界条件。利用Geo-Studio软件的SEEP/W模块,对库水位涨落情况下滑坡暂态渗流场的变化进行模拟,并且分析浸润线的动态变化过程,确定了库水位涨落对滑坡前缘浸润线影响区在滑坡前缘300 m范围内,并对库水位上升和下降两种工况下滑体前缘浸润线位置进行了预测。最后,分析了库水位涨落下库岸滑坡浸润线变化对滑坡稳定性影响,为研究库水位涨落下库岸滑坡浸润线和滑坡稳定性提供了依据。

河堤内非稳定渗流的实测与分析

在长期洪水渗透的作用下 ,堤防内的浸润线上升并到达背水坡脚 ,这会引起堤防内的孔隙水压力上升和非饱和状态土的强度下降 ,经常由此而导致堤防发生塌陷和滑动破坏 .本文通过原尺寸堤防的洪水渗透试验对堤防内洪水渗透的过程和特征进行了观测 ,并通过对大型河堤长期洪水渗透试验的饱和 非饱和渗流的有限元解析 ,研究了洪水渗透的过程和特征 。

尾矿库安全在线监测技术探讨

尾矿库是矿山企业的一个重大危险隐患,尾矿库安全监控一刻也不能放松。在线监测技术为矿山企业的安全提供有利保障,发展尾矿库在线监测技术是大势所趋。尾矿库安全监测的主要内容有坝体位移、浸润线、干滩和库水位等,监测方法随着在线监测技术的发展不断改进,国内科研院所联合矿山企业在监测技术的推广使用上已经做了大量工作。本文通过分析具体监测案例,对尾矿库安全监测技术的现状和发展方向进行探讨。

尾矿坝浸润线的坝面快速观测方法研究

在尾矿砂含水率和电阻率关系研究的基础上,提出了在坝体表面进行高密度电法测量的方法获得电阻率剖面。该方法通过室内实验,可判断浸润线位置,具有可需钻孔施工,机动灵活,工程量小,误差小,测点多,分辨率高等优点,通过实际工程应用,证明该方法能够快速准确地对尾矿坝浸润线实施观测。

库水位下降和降雨影响下李家湾滑坡的稳定性计算

采用包辛涅斯克(Boussinesq)非稳定渗流微分方程,以巴东李家湾滑坡为例,求解库水位不同降速、不同降雨强度和降雨历时工况下地下水浸润线的位置,并采用传递系数法对各种工况下滑坡的稳定性进行计算,结果表明:在无降雨条件下,滑坡的稳定性随着库水位下降速度的增大逐渐变差;在有降雨条件下,随着降雨强度的增大、降雨持续时间的增长,滑坡的稳定性逐渐变差,尤其是遇到特大暴雨天气或降雨持续3 d以上,有可能发生整体失稳。

库水位等速上升中均质库岸塌岸现象及浸润线试验研究

为了研究库水位等速上升过程中均质水库岸坡的塌岸现象及岸坡内浸润线的变化特点,以取自三峡库区的含黏粒粉砂为主要试验土料,设计了3个不同结构的均质岸坡模型,对每个模型进行了4种不同速率的水位上升试验。试验结果表明,库水位上升速率越大,均质水库岸坡的塌岸现象越易发生;在库水位上升过程中,库水和地下水与岸坡土体的相互作用同时存在对岸坡稳定有利和不利的因素,其中地下水浸没区的毛细力消失是引起塌岸的关键因素;试验测得浸润线与理论计算结果的比较分析表明,浸润线的理论计算方法可能过高地估计浸润线的位置。

库水波动下库岸边坡地下水浸润线解析解及误差分析

解析法是库岸边坡地下水浸润线计算中便于实际应用的方法,但该方法须基于若干假定并对潜水运动基本方程线性化后才能求解。针对各假定和线性化过程建立不同的地下水渗流数学模型,用解析法和有限元法解答上述数学模型,分析各误差大小及其规律。结果表明:库岸垂直处理带来的误差要小于方程线性化处理和不考虑非饱和渗流带来的误差,而且它们都随渗透系数变大而减小;在三峡库区库水调度情况下,假定库水位等速变化带来的误差对大多岸坡而言可以忽略;计算库岸边坡地下水浸润线时,解析法只适用于水位变化幅度相比含水层厚度较小,且几何边界规则、岩土结构简单、岩土体渗透性较好时的情况。

水库初次蓄水中均质库岸塌岸现象试验研究

为了研究水库初次蓄水过程中均质岸坡的塌岸现象,在室内建设了4类9个物理模型进行试验。试验结果表明,岸坡坡角越大、岸坡土体颗粒粒径越小,塌岸现象越易发生;凸形坡面岸坡比凹形坡面岸坡更易发生塌岸现象;覆盖层下伏基岩界线倾角越陡,越易发生塌岸现象。试验测得浸润线与理论计算结果的比较分析表明,浸润线的理论计算方法由于没有考虑岸坡土体的非饱和状态,可能过高地估计浸润线的位置。

浸润线深度对尾矿坝稳定性分析的影响研究

鉴于当前尾矿坝在线监测系统中关于浸润线深度预警指标存在的难定量化问题,基于尾矿库概化模型,假定三种平均坡度,四种浸润线深度,采用FLAC2D软件试用版对尾矿坝的抗滑稳定性程度进行了模拟分析,得到了每种条件下尾矿坝的剪应变云图和相对应的抗滑稳定安全系数,比较了尾矿坝安全系数随着平均坡度以及浸润线深度的变化情况,结果发现:平均坡度对尾矿坝的稳定性影响显著,尾矿坝的整体抗滑稳定系数随平均坡度的减小逐渐增大;此外在平均坡度相同的前提下,浸润线深度自5m增加至10m的区间内,浸润线每增加1m,安全系数提高的程度最大约为5%左右,随后提高的程度逐渐减小,直至稳定在3%左右。此结果为在线安全监测系统的预警提供了技术支持。

矿山尾矿库坝光纤在线监测技术

尾矿库溃坝会造成重大安全事故,为了对其进行有效管理,必须采用先进的监测技术。本文介绍了一种光纤在线监测技术,并将其应用于尾矿库坝浸润线实时远程监测,显示了良好的应用潜力,具有很好的推广价值。

黄河下游大堤饱和-非饱和土渗流分析

针对现状条件下黄河大堤处于饱和-非饱和状态的事实,利用饱和-非饱和土系统的二维渗流模型对黄河大堤进行了渗流分析,结果表明:①浸润线瞬变位置在水位变化初期变化较快,随着时间的推移逐渐变慢;②等势线从饱和区向非饱和区扩展,说明在等势线间的水头差作用下,饱和区和非饱和区内都有水的流动;③由堤防顶部到底部,压力水头逐渐由正值变到负值,坝中央等压线几乎与浸润线平行;④流速矢量开始时垂直于地面,逐渐向堤内偏转,在坝中央部分平行于浸润线,在坝趾位置几乎垂直于坝趾,且浸润线上、下皆存在流速矢量。

透镜体特征参数对均质土坝浸润线及渗透流量的影响

透镜体的存在对坝体内原有的渗流场具有显著的影响。研究透镜体对坝体渗流场浸润线及渗透流量的影响规律,旨在为库坝设计及其工程建设中进行提高坝体安全性等工作提供理论依据。以不透水地基均质土坝作为研究对象,通过改变透镜体的4种特征参数(渗透系数、相对位置、面积、形状),采用土石坝二向稳定及非稳定渗流计算程序《DQB》分别计算坝体的浸润线及渗透流量。研究结果表明:透镜体的渗透系数、相对位置及其面积对坝体的浸润线及渗透流量的影响显著,而透镜体的形状对渗流场的影响较小。因此,在库坝实际建设工程中,可通过设置适当特征参数的透镜体来改变坝体的渗流场,提高坝体的安全性或蓄水能力。

浸润线缓慢上升对滑坡剩余推力的影响规律

地下水浸润线变化对滑坡下滑力、抗滑力和剩余推力的影响甚大。基于传力系数法,建立了浸润线缓慢上升时剩余推力改变量的计算模型,探讨了滑面倾角、浸润线角度和滑面内摩擦角与倾角正切比对浸润线缓慢上升前后滑坡剩余推力改变量的影响规律;将浸润线缓慢上升时剩余推力由增大到减小的分界点称为剩余推力变化临界点,分析了剩余推力变化达到临界点时的浸润线倾角分布规律;提出了剩余推力变化的临界线,确定了浸润线缓慢上升时剩余推力的增大区域和减小区域。

中线法尾矿库安全在线监测方案研究

受坝体规模、形态及堆坝工艺等因素影响,中线法尾矿库在线监测系统实施起来相对复杂,现行在线监测技术规范也不尽完全与之适用,结合德兴铜矿四号尾矿库的实际情况,从监测内容选择、监测点设计与优化、供电与通信冗余保障、系统防雷等方面开展中线法尾矿库在线监测方案研究,分析和总结了中线法尾矿库在线监测系统实施要点,为类似工程提供有益借鉴。

坡体中地下水运动及水平排水效果研究

本文从研究边坡中地下水运动规律入手,分析坡体中的浸润线位置过高对边坡稳定的影响。提出了采用水平排水技术疏干坡体,防治滑坡的技术措施。通过现场试验,证明水平排水可迅速排除地下水,大幅度地降低浸润线,并有效地防止在雨季由于降雨入渗而使浸润线又重新上升。起到防治滑坡的作用。水平排水技术施工方便,费用少,可在粘性土质边坡中推广使用。