富水区排土场失稳机制及其防排水技术研究

来源 :辽宁工程技术大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gouchiren424
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本文以小龙潭新邓耳排土场为工程背景,通过水文地质赋存分析,明确了其工程场区的富水特性,采用有限元强度折减方法,模拟分析了基底积水、降雨或地表水入渗作用下排土场的稳定性及失稳机制,在此基础上结合排土场动态发展过程及伴随的汇水区补排条件变化,提出了新邓耳排土场时空动态防控水体系及其工程措施,具体研究内容包括:首先,通过对区域地质和水文地质特征的分析,明确了新邓耳排土场工程场区的水力联系和富水特性,研究结果表明:新邓耳排土场工程场区为典型的富水区域,工程场区雨季降雨丰富,降雨强度大,场区汇水面积11.058km2,旱季由泉水补给,雨季汇集地表水流,雨季沟谷水流量约为旱季的2~8倍,沟谷流域内出露17个泉水点,部分泉眼涌水量大,旱季流量可达38.8~538.53L/s,雨季增至1795.7~4976L/s;场区地下水对钢筋混凝土无腐蚀性,对外露钢材具有弱腐蚀性。其次,基于有限元强度折减原理,模拟分析了仅自重荷载作用下,附加基底积水、降雨或地表水入渗作用下,排土场的稳定性和失稳机制,研究结果表明:仅自重荷载作用下250m排弃高度的新邓耳排土场安全储备系数FS为1.60~1.64,随基底积水水头或降雨、地表水入渗深度的增加,FS均以梯度为0.013/m~0.015/m近线性降低,基底积水、降雨或地表水入渗共同作用下,FS的变化梯度为0.016/m~0.023/m;基底积水作用下排土场为上部坡体深部近圆弧滑移与下部坡体沿基底面滑动的失稳机制;降雨或地表水入渗作用下,为顺坡面浅层剪切滑移失稳机制;当基底积水水头与降雨、地表水入渗深度均较大或相当时,为上述两种破坏模式复合的失稳机制。最后,依据排土场动态发展过程及汇水区补排条件的随之变化,提出了新邓耳排土场建设初期、中期和后期三阶段时空动态防控水技术系统,该防控水体系主要包括边沟、横沟、暗涵、盲沟、引水隧道、洞外明渠等疏排水工程;三阶段防排水系统相互统筹兼顾且紧密联系,可实现依据排土场动态建设过程,在时间上随之修正、优化、增补具体疏排水工程措施,分布实施逐步完善;从空间上可分为地面、地下两个排水系统,两大系统相互联系和相互协调,在空间上形成了地下、地上立体疏排水系统;现场监测结果表明,自2014年中期防控水规划以来,未发生过洪水漫灌、泥石流、滑坡等水土流失和影响排土场稳定性的防排水事件,排土场处于安全建设与服役状态,且排土场内主要泉水通过防排水工程引出排土场,在保证水质的前提下满足了下游居民的生产生活用水,即达到了工程稳坡固土,又实现了疏水解民生的安全、绿色、环境友好可持续矿山发展的目标。本论文研究成果对类似富水条件下排土场的安全排筑及科学防排水规划设计具有重要的理论和工程指导意义。该论文有图47幅,表18个,参考文献60篇。
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