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尾矿库是矿山生产设施的重要组成部分,近年来国内发生数起重大事故,致人民的生命财产遭受巨大损失。调查发现大量尾矿坝失事事故原因与降雨关系密切。现行规范中尾矿坝稳定性分析只需考虑最高洪水位有可能形成的稳定渗透压力。然而降雨是一个动态过程,如果只对降雨进行稳定渗流分析,可能会忽视降雨过程中坝体稳定性问题。本文基于金山店铁矿锡冶山尾矿坝工程实例,考虑筑坝过程中产生的超孔隙水压力,进行降雨过程中的流固耦合ABAQUS有限元分析,考查了该尾矿坝降雨过程中以及降雨结束后孔隙水压力等的变化情况,并应用强度折减法计算降雨过程中以及降雨结束后坝体瞬态安全系数。 首先,对锡冶山尾矿坝从投产初期到59m标高的施工过程进行数值分析模拟。一方面,将计算得到的孔隙水压力和位移等结果与已验证的数值分析模型以及现场监测数据进行比对,发现分布规律相同,符合较好,从而验证本文筑坝过程的数值分析模型;另一方面,分析筑坝过程中超孔隙水压力产生和发展的过程。发现加载过程中产生超孔隙水压力,固结过程中消散部分超孔隙水压力,然后进行下一次加载固结,未消散的超孔隙水压力逐步叠加,成为尾矿坝稳定性分析中不可忽视的因素。 然后,在筑坝完成的模型基础上施加降雨边界条件。一方面,进行降雨过程中尾矿坝的性状分析,发现坝体内部存有大量超孔隙水压力,降雨过程中,雨水入渗导致超孔隙水压力逐步增加,在坝体内部不同材料接触处易形成滞水区;另一方面,将数值模拟结果与人工降雨模型箱试验监测数据进行比对,发现分布规律相同,从而验证降雨过程的数值分析模型。 最后,进行影响坝体稳定安全性的参数分析并应用强度折减法计算降雨过程中以及降雨结束后坝体瞬态安全系数。结果表明:降雨强度越大安全系数下降越快;坝体标高越高、筑坝速度越快,坝体稳定性越差;强降雨易引发浅层破坏,弱降雨易引发深层破坏。并且在MATLAB环境下编写了未来筑坝过程中的尾矿坝安全系数的计算程序,在65m～100m坝体标高、0.9m/a～1.8m/a筑坝速度及0.2mm/h～70mm/h降雨强度范围内,可以计算得到任意组合工况算例的安全系数随时间变化的曲线图。