基于流变-突变理论的尾矿坝溃坝机理及预警准则研究

目前对尾矿库坝体稳定性分析采用的弹性力学或弹塑性力学方法,不能有效解释坝体长期存在变形的现象。基于此,运用电液伺服三轴试验机,对溃坝现象进行试验研究。根据试验结果,做尾矿坝溃坝流变-突变机理分析。结果表明:尾砂加载过程中具有流变特性,呈现衰减变形、稳定变形和加速变形3个阶段。尾砂凝聚力和内摩擦角等强度指标随时间逐渐衰减。坝体所受应力大于筑坝材料长期强度时即发生溃坝。坝体稳定预警准则应当与尾砂流变3个阶段对应。这3个阶段分别采用应力、坝体变形速度和变形加速度为预警参数,长期强度、长期强度对应的最大速度、蠕变破坏的最大加速度为预警标准。

软基处理工程的有限元数值模拟

利用土体非线性弹–粘弹本构模型和流变的遗传记忆理论,并结合江西武山铜矿尾矿坝软基处理实践,运用Biot固结有限元分析方法对工程的初期土石坝进行了数值模拟和预测,分析固结过程中地基中孔隙水压力、位移随时间的变化规律。实测期内,模拟与实测资料较为接近。对尾矿坝初期堆石坝的运行情况进行了预测,分析坝基固结接近完成时,坝身和坝基的应力、位移、应力水平情况,分析结果表明:初期堆石坝的长期运行是安全的。并比较了考虑流变和不考虑流变的情形,分析了流变现象对尾矿坝初期坝的影响。该数值分析对工程实践有一定指导意义。

尾矿库动力响应分析中的边界效应

散射问题中外行波远域能量逸散效应是影响尾矿库坝体动力响应的重要因素。基于ABAQUS二次开发，实现了尾矿砂材料等效线性粘性本构，并且将粘弹性人工边界应用于某平地型尾矿库的动力反应，计算了地震作用下该尾矿坝水平向加速度、水平向位移、大动主应力、动剪应力和整体应变能随时间变化的规律。并与固定边界下尾矿库动力响应进行比较。结果表明：边界类型对地震作用下尾矿库动力响应计算结果有较大的影响，相对固定边界，考虑粘弹性人工边界时，尾矿库坝体动力响应最大值减小了15％-259／6，表明地震过程中粘弹性人工边界起到了吸收能量的作用，建议在尾矿库动力反应分析中，应考虑粘弹性人工边界对尾矿库动力响应的影响。