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基于AUTOBANK有限元分析系统的马杖子沟尾矿库坝体稳定性研究初探

更新时间:2009-03-28

1 地理条件

马杖子沟尾矿库位于河北省承德市平泉县卧龙镇娘娘庙村,库区下游有乡村公路相通,交通相对较便利。尾矿库所处沟谷横断面呈“V”型,库区走向大致近于东北(初期坝)—西南(库区)走向。

尾矿库地处燕山山脉中段构造剥蚀低山区,地形较简单,地貌较复杂,植被较发育,库区基岩主要为花岗岩,两侧山体其天然坡角约为20°~40°,库区以上汇水面积约为1.56 km2。尾矿库下游约2 km范围内主要生产设施为选矿车间、附属用房。

杨先生站起身,把信封递到大梁手上,朗声说:“那抓丁是有遭数的。闹长毛的时候抓,闹军阀的时候抓,现在还算安全,你放心去吧。”

2 坝体岩土工程地质特性

2.1 地层岩性

根据勘察结果表明,马杖子沟尾矿库库区范围内,地层岩性根据性质及成因可分为3个部分,即天然地层、初期坝、尾矿堆积层。

在知识经济时代,社会需要一批既懂专业知识又能将理论快速运用到实际操作中的人才。因此,在《商品学》课程的授课过程中,一方面要让学生掌握必要的商品学基础理论与方法,奠定必要的商品知识;另一方面将理论与实践相联系,增强学生的商品品种和质量意识,提高学生在实际工作和生活中的能力。但是,在现在的教学中,许多高校仅侧重于理论教学,实践教学尚未开展或重视不足,导致《商品学》教学效果不理想。本文将实践教学与理论教学方法分别运用于两个不同的班级,通过定量分析方法探讨两种教学方法对教学效果的不同影响。

该研究针对玉溪油菜产业发展缺乏优良品种支撑,进行品种比较试验,总结出了适宜玉溪当地种植的油菜品种,优良品种及其栽培技术措施是油菜获得高产的关键因素,今后还需加强对几个适宜品种的栽培技术研究,实现良种和高产栽培技术相配套[10],以便更好的为油菜产业健康发展服务。

3.2.1 渗流稳定性分析

初期坝:初期坝为透水堆石坝,坝基清基至中风化基岩,筑坝堆石采用山体两侧新鲜岩石及露天采矿场剥离的新鲜废石。

堆积坝:由于尾矿沉积分选性不强,故砂性尾矿中普遍存在黏性尾矿夹层,且在同平面上不连续,呈透镜体状,但从整体上看垂直层序上存在上粗下细的规律,水平层序上由堆积子坝向库区内由粗变细的规律。

根据野外钻探、原位测试和室内土工试验结果,经综合分析,并经概化后将库区各岩土层划分为7个主层,即素填土、尾中砂、尾细砂、尾粉砂、尾粉质黏土、含砾粉质黏土、花岗岩,尾矿库勘察点见图1,库区各层岩土的岩性特征见表1,2-2′剖面图见图2。

2.2 岩土物理力学性质

本次勘察以野外钻探、原位测试及取土样进行的室内土工试验作为主要手段。各土层物理力学性质指标见表2。

  

图1 尾矿库勘探点平面布置图

 

1—取样标贯孔;2—鉴别孔;3—剖面线及编号;4—子坝;5—堆积坝

  

图2 2-2′工程地质剖面图

 

②—尾中砂;③—尾细砂;④—尾粉砂;⑤—尾粉质粘土;⑥—含砾粉质粘土;⑦1—强风化花岗岩;⑦2—微风化花岗岩

 

表1 各地层岩性特征表

  

地层年代岩土层类别土层编号岩土名称描 述厚度变化/m层底标高变化/mQml4初期坝填土堆积坝天然地层初期坝透水堆石坝,筑坝材料山体两侧新鲜岩石及露天采矿场剥离的新鲜废石,一般粒径10~20cm,最大可达60cm32.0708.0~740.0①素填土黄褐色,主要由粉土、块石组成,含少量尾矿砂,稍湿,松散1.80705.13②尾中砂灰黑色,颗粒主要成分为角闪石、云母、石英和长石等,局部夹尾粉质黏土薄层,具水平层理,稍湿-饱和,稍密-中密7.00~26.50724.80~753.00③尾细砂灰黑色,颗粒主要成分为角闪石、云母、石英和长石等,局部夹尾粉质黏土薄层,具水平层理,稍湿-饱和,稍密-中密1.00~16.90712.80~750.60④尾粉砂灰黑色,颗粒主要成分为角闪石、云母、石英和长石等,局部夹尾粉质黏土薄层,具水平层理,稍湿-饱和,稍密-中密3.40~10.00715.20~740.11⑤粉黏土灰黑色,稍有光泽,中等干强度,中等韧性,摇震反应无,可塑7.90~10.60716.37~720.77⑥含砾粉黏土灰褐色,孔隙发育,稍有光泽,中等干强度,中等韧性,摇振反应无,含5%-10%的砾石,可塑1.50~3.00702.43~718.97⑦1花岗岩浅肉红色,粗粒结构,块状构造,岩芯多呈现土状及粒状,风化裂隙很发育,为强风化2.50~3.40699.83~747.80⑦2花岗岩浅肉红色,粗粒结构,块状构造,岩芯多呈现碎块及块状,风化裂隙发育,为中等风化该层未穿透

 

表2 各岩土层的物理力学性质指标参考表

  

参数岩土名称kh/cm·s-1kv/cm·s-1c/kPaφ/°γ/kN·mγ'/kN·m尾中砂2.68E-031.96E-036.130.717.98.1尾细砂1.85E-031.57E-036.725.517.57.8尾粉砂1.20E-034.48E-048.522.418.48.5尾粉质黏土6.02E-065.20E-0634.79.417.78.0含砾粉质黏土1.00E-051.00E-0515.012.019.09.1初期坝堆石体5.00E-025.00E-02040.022.012.0强风化花岗岩(经验值)3.00E-063.00E-0622.042.023.018.0中风化花岗岩(经验值)2.50E-072.50E-0750.055.025.020.0

原位测试采用标准贯入试验,统计工作按工程地质分层进行,随试验点深度的增加,标贯值总体呈上升趋势,当遇到地下水和尾粉质黏土层,标贯值有所下降。

采用SPSS15.0统计学软件,计量资料采用()的形式表示,用t检验;计数资料采用x2检验,P<0.05为差异具有统计学意义。

① 库内现状运行工况;

3 坝体稳定性分析

3.1 计算方法的选择

考虑正常运行、洪水运行和特殊运行3种工况,结合尾矿库地形及综合情况考虑,选用野外勘察中实测尾矿库剖面2-2′剖面作为分析剖面,选取不同的荷载工况,利用AUTOBANK水工结构有限元分析系统软件进行不同情况下的渗流分析计算,利用土石坝边坡稳定分析系统软件,采用瑞典圆弧法和简化毕肖普法进行稳定性分析计算。该次分析选取了尾矿库勘察的2-2′剖面进行计算,基于该剖面建立了渗流分析和坝体抗滑稳定分析的计算模型。

计算采用公式如下:

(1) 瑞典圆弧法:

 

(2) 简化毕肖普法:

 

式中:K—抗滑安全系数;

W—土条重量;

QV—分别为水平和垂直地震惯性力;

u—作用在土条底面的空隙压力;

根据该尾矿库正常运行期实际情况,将正常运行期地质参数输入水工结构有限元分析系统软件,经计算得到该尾矿库正常运行条件下尾矿坝坝体渗流浸润线、渗流等压线、渗流等势线、渗流水力坡降、渗流流速等值线、渗流流速矢量。现状坝体浸润线的总体形态是:在堆积坝体内浸润线的坡度缓倾斜,在堆积坝中下部坝坡面下的埋深约20 m。

a—条块重力线通过此条块底面中点的半径之间的夹角;

b—土条宽度;

c′、φ—土条底面的有效应力抗剪强度指标;

本文根据我院医疗设备管理的现状和要求,设计出一套适合医院自身管理流程的医疗设备全生命周期管理系统,有效地提高了医院的工作效率和经济效益。该系统基本涵盖了医疗设备管理的全过程,满足我院医学工程科对医疗设备管理的实际需求,提高了我院医疗设备信息化管理的整体水平。

Mc—水平地震惯性力对圆心的力矩;

简单地说,效能就是工作的效率和任务完成能力,它是衡量工作结果的尺度,工作效率、管理效果、经济效益则是衡量效能的依据。企业的整体效能与利润密切相关,效率才是利润率的最终决定因素。

本文利用中科院国家授时中心昊平观测站(Hao-ping Radio Observation,HRO)40m大口径天线接收系统对北斗系统所有卫星进行数据采集,采用软件接收机对下行导航信号进行处理,在时域上利用新型码相位累加平均方法获取清晰的时域波形,并在此基础上采用标准码片相关技术提取码元进行比对分析.利用最小二乘法对北斗各卫星通道模型进行估计,从通道特性上研究信号的标称失真.最后,从测距偏差方面分析各卫星之间不同的标称失真量对导航系统测距性能的影响.

R—圆弧半径。

3.2 计算工况及荷载组合

天然地层:库区两侧山顶大部分直接出露强风化岩石,沟谷底部及两侧坡面大部分覆盖第四系洪坡积含砾粉质黏土,且呈现出越到坡脚及谷底覆盖层越厚的规律。

3.4.1 正常运行工况下坝体稳定性分析

改革开放之所以大大促进了中国经济发展,在于中国共产党和中国政府创造了一种前所未有的经济发展理论和模式,即社会主义市场经济。以前我们总认为社会主义就等同于计划经济,然而通过实践证明,市场经济也可以和社会主义结合在一起。将社会主义和市场经济结合起来,建立起社会主义市场经济,是人类历史上的一个伟大创举,是对马克思主义的真正继承和发展,也是历史智慧对现实的投射,因为历史上,中国也是一个有着发达市场经济的国家。本文从大历史的视角对市场经济在中国的发展进行回顾,进而揭示出中国通过改革开放建立起的社会主义市场经济是人类历史上的一个伟大创举,并对社会主义市场经济的未来发展提出建议。

根据尾矿库实测现状图,正常运行条件下实测水面标高759.5 m,综合各岩土层竖直和水平渗透系数,采用水工结构分析系统软件进行二维数值模拟,分析评价坝体在该工况下的渗流稳定性。

尾矿库现状等级为4等,洪水运行条件下最高洪水位中期按200年一遇计算,根据《承德水文图集》(1989)进行调洪演算确定最大上升水位0.69 m,正常水面标高759.5 m,确定最高洪水位标高为正常水面标高与上升水位之和,即760.19 m,采用水工结构分析系统软件进行二维数值模拟,分析评价坝体在该工况下的渗流稳定性。

3.2.2 坝体抗滑稳定性分析

根据现行有关规范的规定,对坝体的抗滑稳定性计算分析包括两种工况:

时代在发展,人们的审美意识也在不断地改变。而肌理语言的出现正好符合了人们不断发展的审美需求。因此,艺术家们在不断努力的去创新肌理语言的表达方式,进而来制作出更加优秀的作品。肌理作为一种新兴的绘画方式,不仅使画面效果得以丰富,还很好的符合了现代人们的欣赏需求,也使艺术家们拥有自己独特的个性发展。它不仅突破了传统绘画中恪守陈规的画风制约,还在很大程度上丰富了工笔花鸟画的语言表达形式。

试验表明尾矿砂在沉积过程中随时间的增长及上覆自重压力的增大,尾矿砂的固结程度逐渐增高,标贯值呈上升趋势。

② 库内最高洪水位标高760.19 m运行工况。

3.3 渗透稳定性计算

3.3.1 正常运行条件下坝体渗流分析

随着近年来的经济社会发展,基层农村在农业建设和农业开发领域取得了令人瞩目的成就,农业机械化进程也在不断推进。但由于各地农业发展基础不一,与全面实现农业机械化和现代化建设还有差距,特别是当前基层农机的管理服务上,还无法实现全面保障服务,影响了部分地区的农业效率和农业发展步伐,面对当前农业发展的必然要求,必须要扎实解决好基层农机综合管理服务问题,确保农业生产有效进行,发挥农业机械化发展的现实优势,促进我国从农业大国向农业强国的迈进。

3.3.2 洪水运行条件下坝体渗流分析

尾矿库现状等级为四等库,本次调洪演算按洪水重现期为200年进行计算,设计洪水频率为0.5%,通过查《承德水文图集》(1989),该尾矿库位于产流分区Ⅴ区,汇流分区Ⅵ区。本次调洪演算采用列表法,运用任意时段水量平衡方程:1/2(Q1+Q2)-1/2(q1+q2)Δt=V2-V1,分时段进行调洪演算。随着水位上升,排水管下泄流量受上游水头改变而产生不同流态,各流态泄流量随泄流水头的改变而改变。

在洪水运行工况下,最高洪水位为760.19 m。将地质参数输入水工结构有限元分析系统软件,经计算得到该尾矿库洪水运行条件下尾矿坝坝体渗流浸润线、渗流等压线、渗流等势线、渗流水力坡降、渗流流速矢量、渗流流速等值线。

3.4 坝体稳定性计算

马杖子沟尾矿库现状坝体的渗流稳定性分析按以下两种水位运行工况进行:正常运行和洪水运行。

根据《尾矿库安全技术规程》中稳定性计算时荷载组合要求,考虑渗流计算得出结果对稳定计算的影响,勘察期间实测浸润线与渗流分析浸润线较为吻合,运用土石坝稳定分析系统,采用瑞典圆弧法和简化毕肖普法计算坝坡抗滑稳定的最小安全系数,2-2′剖面稳定性计算结果见表3、图3。

3.4.2 洪水运行条件下坝体稳定性分析

在本研究中,持续输注米库氯胺的方法可提供良好的麻醉管理,且不影响术中神经功能监测。术中未见严重不良反应。持续输注米库氯铵的最大剂量(LD50)为8.94μg·kg-1·min-1,95%置信区间为8.89~8.99μg·kg-1·min-1。持续输注低于该剂量的米库氯铵,可产生更为满意的肌电信号来监测神经功能。然而究竟持续输注多大剂量的米库氯铵最适合该类手术,需要进一步研究来证实。本研究表明在甲状腺手术IONM过程中持续输注米库氯铵的方法是可行的,并且本研究为我们下一步的研究提供了理论依据。

 

表3 正常运行工况下的最小抗滑安全系数成果表

  

计算工况分析方法最小抗滑安全系数规程规定值评价正常运行瑞典圆弧法1.407951.15满足规程要求简化毕肖普法1.408841.25满足规程要求

分析PJM容量市场的需求曲线制定原则:在供不应求的情况下,PJM容量市场价格会趋近总成本;在供求基本平衡的情况下,容量市场价格趋近能量市场和辅助服务市场未补偿的部分;在供过于求的情况下,容量市场价格会低于能量市场和辅助服务市场未补偿的部分。

根据《尾矿库安全技术规程》中稳定性计算时荷载组合要求,考虑渗流计算得出结果对稳定计算影响,根据洪水运行工况下渗流分析浸润线,运用土石坝稳定分析系统,采用瑞典圆弧法和简化毕肖普法计算坝坡抗滑稳定的最小安全系数,2-2′剖面稳定性计算结果见表4、图4。

 

表4 洪水运行工况下的最小抗滑安全系数成果表

  

计算工况分析方法最小抗滑安全系数规程规定值评价洪水运行瑞典圆弧法1.407171.05满足规程要求简化毕肖普法1.408841.15满足规程要求

3.4.3 特殊运行工况下坝体稳定性分析

根据《尾矿库安全技术规程》中稳定性计算时荷载组合要求,考虑尾矿库在最高洪水位同时遇上强烈地震(该区地震加速度为0.05g)的特殊运行工况(荷载组成为坝体自重+最高洪水位稳定渗透压力+地震荷载),采用瑞典圆弧法和简化毕肖普法计算坝坡抗滑稳定的最小安全系数,2-2′剖面稳定性计算结果见表5、图5。

 

表5 特殊运行工况下的最小抗滑安全系数成果表

  

计算工况分析方法最小抗滑安全系数规程规定值评价特殊运行瑞典圆弧法1.34691.00满足规程要求简化毕肖普法1.347911.10满足规程要求

3.5 液化稳定性计算

本区抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度值为0.05g,所属的设计地震分组为第三组。根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)4.3.1条:饱和砂土与饱和粉土(不含黄土)的液化判别和地基处理,6度时,一般情况下可不进行判别和处理。

4 结论及建议

4.1 结论

根据马杖子沟尾矿库现状坝体的岩土工程勘察、试验以及在此基础上对该库在正常运行、洪水运行、特殊运行3种不同水位运行工况下的坝体渗流稳定性及抗滑稳定性计算分析,马杖子沟尾矿库的运行现状及山谷型尾矿库溃坝的一般破坏特征,对该尾矿库的整体稳定性评述如下:

① 马杖子沟尾矿库设计为二等库,现状等别为四等库,尾矿库初期坝为透水堆石坝,根据尾矿库实测现状图及现场调查,现状初期坝坝顶标高为740.0 m,平均外坡比为1∶1.94。尾矿库采用上游法筑坝,坝前分散放矿。 勘察期间,堆积坝现状坝顶标高763.7 m,整体外坡比1∶8.36,其中740~751.3 m段高平均外坡比1∶5.6,751.3~761.6 m段高平均外坡比1∶4.2。根据原位测试结果显示,尾矿库堆积坝及库区尾矿砂多呈稍密—中密状态。

② 根据尾矿库实测现状图,该尾矿库正常运行工况下最小干滩长度245.0 m,根据对尾矿库进行调洪演算,洪水运行工况下尾矿库最小干滩长度198.1 m,满足《尾矿库安全技术规程》中要求上游式尾矿坝最小干滩长度的要求,但未达到设计提出的该标高最小干滩长度350 m的要求。

③ 根据对尾矿库在现状库内水位正常运行、洪水运行和特殊运行3种工况下的坝体抗滑稳定性计算分析可知,采用瑞典圆弧法和简化毕肖普法计算分析的安全系数均大于规程所规定的最小安全系数。同时根据尾矿库浸润线实测数据与计算出的浸润线数据对比发现,高差±0.7 m,基本吻合计算数据。

由分析结果可判定:马杖子沟尾矿库现状尾矿坝稳定性安全系数满足规程要求。

为进一步了解小学生减法口算速度在各年级的增长幅度,采用相邻年级时间的递减率来进行表示和分析,结果如表6所示.

4.2 尾矿坝安全管理措施建议

① 鉴于尾矿库坝面及尾矿库下游人口众多,应制定应急预案,发现危险应及时处理,保证人民生命财产的安全。

② 后期筑坝过程中应严格按照整改设计筑坝工艺进行堆筑,并严格按设计尾矿库运行参数表执行,保证各项运行参数达到设计要求。

③ 后期生产过程中应合理放矿,严格控制干滩长度和库内水位,汛期前应保证库区内有足够的调洪库容。

④ 尾矿库为泥石流高危险源,建议定期清理、疏通坝肩截洪沟和坝面排水明沟,保证汛期能有效的排水。

  

图3 尾矿库坝体抗滑稳定性分析图(正常运行工况)

  

图4 尾矿库坝体抗滑稳定性分析图(洪水运行工况)

  

图5 尾矿库坝体抗滑稳定性分析图(特殊运行工况)

⑤ 监测:地质灾害虽然是突发的,但在灾害发生前往往已有应力集中、变形错位等异常现象,借助测量仪器对这些参数进行监测,对地质灾害预报极为重要。报告中应包括监测对象、监测方式和内容(参数)、监测点布置等,定时对浸润线观测孔和坝体位移观测点进监测,遇到问题应立即处理。

⑥ 建议稳定性分析每两年做一次。

参考文献

《尾矿库安全管理技术、工程设计实施手册》编辑委员会. 2008.尾矿库安全管理技术、工程设计实施手册[M].北京:中国知识出版社.

陈殿强,王来贵. 2011.尾矿库工程及加高过程力学特性研究[M].辽宁.:辽宁科学技术出版社, 1-179.

冯志刚,朱俊高,陈晓明. 2008.堆石坝加筋坝坡稳定性数值模拟研究[J].防灾减灾工程学报, 28(1):117-121.

栾茂田,辛军霞,赵尚传. 2002.面板堆石坝边坡稳定性可靠性分析及其应用[J].大连理工大学学报, 42(4):467-471.

马池香,秦华礼. 2008.基于渗透稳定性分析的尾矿库坝体稳定性研究[J].工业安全与环保, 34(9):32-34.

亓兆伟,苏剑平. 2011.尾矿库坝体稳定分技术方法[J].西部探矿工程, 23(1):165-166,170.

齐清兰,张力霆. 2011.尾矿库渗流场的数值模拟与工程应用[M].北京:中国水利水电出版社, 1-128.

司悦彤,侯克鹏,梁强. 2013.某尾矿库坝体稳定性分析[J].黄金, 34(3):64-68.

张波,陈晓平,崔红军,程小俊. 2004.湖积软土地基上尾矿坝的稳定性分析[J].四川建筑科学研究, 30(4): 76-77,79.

赵坚,沈振中. 1997.尾矿坝复杂排水系统渗流计算方法的改进[J].河海大学学报(自然科学版),25(2):110-113.

赵云刚,许德鲜,文君. 2010.某金矿初期坝与堆积坝体稳定性计算与分析[J].山西建筑, 36(24):367-368.

 
多晓松,蒲实
《矿产勘查》 2018年第03期
《矿产勘查》2018年第03期文献

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