论文部分内容阅读
尾矿坝(库)是矿山生产中的重要设施之一,也是重点危险源。我国现有尾矿坝大多采用上游法堆筑,该筑坝方式导致大量的水和尾矿堆积在坝内,形成一个人造的“尾矿湖”。假如尾矿库一旦发生滑坡或溃坝事故,携带巨大动能的泥石流将迅速涌向下游地区,其破坏力难以想象。迄今为止,尾矿坝的溃坝与滑坡事故屡见不鲜,每次都给国家和当地百姓造成巨大的经济损失,而绝大多数的尾矿库事故均与水有关,因为水的存在使得尾矿坝的岩土力学问题变得更加复杂。如果不能很好的解决渗流问题,将会严重威胁尾矿坝的稳定性,而降雨作为人类生活中最常见的自然现象,对尾矿库溃坝等灾害的形成过程更是起到了不可忽视的推动作用。因此,研究降雨条件下尾矿库内渗流场的变化,以及该种变化对尾矿库坝体稳定性的影响,便是当前亟待解决的工程问题。本文运用饱和—非饱和渗流理论以及降雨入渗理论,利用MIDAS/GTS软件建立尾矿坝雨水入渗引发滑坡的数学模型,分析不同降雨条件下尾矿库内渗流场的变化,并将计算出来的瞬态渗流场结合非饱和土抗剪强度理论,采用强度折减法对土坡的瞬态稳定性进行分析。本文的主要内容如下所述:1.阐述非饱和渗流问题的基本概念及其定解条件,在饱和土壤水分运动方程基础上推导出饱和—非饱和渗流控制方程;2.简述现有的渗流计算基本方法,并结合有限元渗流分析方法详细推导降雨入渗下非饱和土中二维渗流控制方程的Galerkin解;3.结合山东烟台地区的岭南金矿尾矿库实例,采用MIDAS/GTS有限元建立尾矿坝渗流分析模型,模拟分析降雨强度、降雨持时、降雨雨型、渗透系数对孔隙水压力变化的影响,以及降雨入渗深度随饱和渗透系数变化的规律;4.考虑孔隙水压力影响及降雨入渗,推导在其条件下的瑞典法和毕肖普法的边坡稳定分析方法,并简述强度折减理论基本原理。5.运用非饱和土抗剪强度理论,将降雨入渗作为边坡稳定分析的影响因素,结合之前得到的孔隙水压力进行土坡稳定性分析,计算出不同降雨条件下土坡的瞬态稳定系数,从而定量地研究各参数变化对边坡稳定性安全系数的影响。