考虑渗流与应力耦合作用的尾矿坝稳定性分析

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随着矿山事业的快速发展,我国尾矿库工程的建设规模越来越大,尾矿库运行的安全问题也日趋重要。作为尾矿设施最为重要的构筑物之一,尾矿坝不但是事故频发部位,而且是隐伏巨大安全隐患的危险源,其稳定性至关重要。  筑坝尾矿的特殊工程性质及其堆沉积的不规律性使得在尾矿坝稳定性分析方面还难以形成较完善的体系。《尾矿库安全技术规程》和《选矿厂尾矿设施设计规范》提出尾矿初期坝及堆积坝的稳定性分析方法宜参考《碾压式土石坝设计规范》,该规范推荐的传统的瑞典条分法很难准确的描述坝体内的应力应变状态,所得出的安全指标也显粗略。  本文基于渗流与应力耦合理论,采用功能强大的非线性有限元软件ABAQUS对某尾矿坝进行了模拟分析,并与传统的极限平衡方法运算结果进行对比分析。本文完成的主要工作和成果如下:  (1)通过对尾矿库安全运行影响因素的分析,结合该尾矿库的实际工况,认为尾矿坝下游坡面的稳定性问题是整个尾矿库现状安全最主要的问题。  (2)充分收集了尾矿坝的工程资料,运用基于极限平衡法的北京理正边坡分析软件对该尾矿坝进行了二维稳定性分析,得出了该尾矿坝的稳定系数和滑动面特征。  (3)考虑渗流与应力耦合作用,建立二维可变模型,采用ABAQUS进行模拟分析。在可视化模块中获得应力、位移、塑性区及浸润线等云图,并运用强度折减法获得了尾矿坝综合稳定系数。  (4)对两种方法下的运算结果对比分析可知:传统的极限平衡法所给出的信息量甚少,对各因素的考虑也不甚完备,只能做出粗略的评估;考虑渗流与应力耦合作用后的尾矿坝稳定系数将降低;鉴于尾矿坝工况的复杂性,采用ABAQUS进行数值模拟分析能取得较好的效果,获得丰富的信息量。
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