本發(fā)明涉及尾礦壩穩(wěn)定性分析，具體為一種欠固結(jié)飽和細(xì)粒尾礦堆積壩抗滑穩(wěn)定性分析方法。

背景技術(shù)：

1、根據(jù)中國(guó)礦業(yè)聯(lián)合會(huì)出具的數(shù)據(jù)顯示，截至2017年底，我國(guó)尾礦堆存量為195億t，且每年還將以10億t的幅度增長(zhǎng)。按照2020年的統(tǒng)計(jì)，我國(guó)尾礦庫(kù)數(shù)量接近8000座。尾礦粒徑有越來(lái)越細(xì)的發(fā)展趨勢(shì)，尾礦堆積壩越來(lái)越高，上升速度越來(lái)越快。定量分析論述與尾礦堆壩上升速度對(duì)應(yīng)的尾礦堆積壩抗滑穩(wěn)定性計(jì)算方法顯得越來(lái)越重要，尤其是飽和細(xì)粒尾礦堆積壩。

2、根據(jù)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有尾礦庫(kù)的情況分析，很多全尾礦顆粒級(jí)配已經(jīng)達(dá)到尾粉土的標(biāo)準(zhǔn)，其中磷石膏和赤泥是堆排量最大的兩類(lèi)?，F(xiàn)有技術(shù)中已有對(duì)細(xì)粒尾礦排滲、抗剪、固結(jié)等特性研究的案例，包括上游法細(xì)粒尾礦堆壩問(wèn)題的論述、細(xì)粒尾礦特性及穩(wěn)定性計(jì)算分析方面的研究、粘粒含量與細(xì)粒尾礦物理力學(xué)特性的研究、細(xì)粒尾礦的固結(jié)特性與抗剪強(qiáng)度的研究。但上述研究案例都沒(méi)有根據(jù)飽和細(xì)粒尾礦堆壩過(guò)程分析固結(jié)度及其抗滑穩(wěn)定性，從而不能系統(tǒng)的闡述尾礦上升速度與堆積壩穩(wěn)定性的關(guān)系。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種欠固結(jié)飽和細(xì)粒尾礦堆積壩抗滑穩(wěn)定性分析方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種欠固結(jié)飽和細(xì)粒尾礦堆積壩抗滑穩(wěn)定性分析方法，包括以下步驟：

4、s1：對(duì)尾礦壩地質(zhì)單元進(jìn)行劃分，將尾礦堆積壩劃分為若干個(gè)豎向條塊，并進(jìn)行水平分層；

5、s2：確定每個(gè)條塊的滲流邊界和水的滲出方向；

6、s3：通過(guò)固結(jié)試驗(yàn)取得尾礦堆積壩的固結(jié)系數(shù)；

7、s4：根據(jù)有效應(yīng)力原理，結(jié)合飽和細(xì)粒尾礦堆積壩加載、固結(jié)規(guī)律，對(duì)太沙基一維滲流固結(jié)理論進(jìn)行修正：假設(shè)排滲固結(jié)過(guò)程中固結(jié)系數(shù)不變，水豎向滲出或水平滲出，且分級(jí)勻速加載，分層計(jì)算分級(jí)加載的固結(jié)度uij：

8、

9、式中：i為條塊編號(hào)；j為分層/分級(jí)加載編號(hào)；ni為第i條塊分層/分級(jí)加載數(shù)量；e為自然常數(shù)；βi為第i條塊堆壩完成后的固結(jié)參數(shù)，單位為d-1；βi,j為第i條塊第j級(jí)加載期間的固結(jié)參數(shù)，單位為d-1；ti,k為第i條塊第k級(jí)加載結(jié)束時(shí)間，單位為d；ti,k-1為第i條塊第k級(jí)加載結(jié)束時(shí)間，單位為d；

10、

11、式中：π為圓周率；cv為堆壩尾礦固結(jié)系數(shù)，單位為m2/d；hi為第i條塊最大排水距離，單位為m；hi,j為第i條塊第j級(jí)加載平均排水距離，單位為m；

12、s5：計(jì)算堆壩結(jié)束后每個(gè)分層的加權(quán)平均固結(jié)度

13、

14、式中：hi,j為第i條塊第j級(jí)分層厚度，單位為m；

15、s6：通過(guò)尾礦壩各地質(zhì)單元物理力學(xué)試驗(yàn)，確定重度和抗剪強(qiáng)度，對(duì)堆壩尾礦進(jìn)行飽和三軸固結(jié)不排水測(cè)空隙水壓力的剪切試驗(yàn)，取得有效應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo)；

16、s7：尾礦堆積壩的每個(gè)條塊由分層平均固結(jié)度及對(duì)應(yīng)高程建立內(nèi)摩擦角的空間函數(shù)：

17、

18、式中：為第i條塊內(nèi)摩擦角空間函數(shù)，單位為度；為堆壩尾礦正常固結(jié)有效應(yīng)力內(nèi)摩擦角，單位為度；為第i條塊高程z位置的平均固結(jié)度；

19、s8：壩面平均固結(jié)度達(dá)到100％的條塊，按照穩(wěn)定滲流分析確定浸潤(rùn)線(xiàn)位置，壩面平均固結(jié)度低于100％的條塊，浸潤(rùn)線(xiàn)位于壩面；

20、s9：基于極限平衡法，搜索任意形狀滑弧面，進(jìn)行抗滑穩(wěn)定性計(jì)算，得出穩(wěn)定性系數(shù)最小值，即對(duì)應(yīng)的滑弧面。

21、進(jìn)一步地，入庫(kù)的尾礦濃度為25％，小于0.075mm顆粒占比80％，黏粒含量為15％。

22、進(jìn)一步地，s1中劃分后的尾礦壩地質(zhì)單元包括尾礦堆積壩、初期壩和壩基。

23、進(jìn)一步地，所述尾礦堆積壩采用上游式加高堆筑50m，平均堆積外坡比1:5，上升速度0.007～0.036m/d。

24、進(jìn)一步地，所述初期壩位于下游坡腳部位，由風(fēng)化板巖填筑，壩基持力層為強(qiáng)風(fēng)化板巖，壩高30m。

25、進(jìn)一步地，所述壩基位于尾礦堆積壩和初期壩以下，坡度8％，自上而下為不同風(fēng)化程度的板巖。

26、進(jìn)一步地，s8中浸潤(rùn)線(xiàn)由初期壩以及靠近初期壩的尾礦堆積壩按照穩(wěn)定滲流分析確定，尾礦堆積壩的其余部位的浸潤(rùn)線(xiàn)位于壩面。

27、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

28、1、本發(fā)明的欠固結(jié)飽和細(xì)粒尾礦堆積壩抗滑穩(wěn)定性分析方法，根據(jù)有效應(yīng)力原理，基于太沙基滲流固結(jié)理論分析，整個(gè)方法思路清晰、概念明確、假設(shè)合理、步驟簡(jiǎn)單。

29、2、本發(fā)明的欠固結(jié)飽和細(xì)粒尾礦堆積壩抗滑穩(wěn)定性分析方法，通過(guò)滲流固結(jié)分析，分條塊確定有效應(yīng)力內(nèi)摩擦角的空間函數(shù)，實(shí)現(xiàn)欠固飽和細(xì)粒尾礦堆積壩的抗滑穩(wěn)定性計(jì)算。

30、3、本發(fā)明的欠固結(jié)飽和細(xì)粒尾礦堆積壩抗滑穩(wěn)定性分析方法，可實(shí)現(xiàn)定量計(jì)算分析飽和細(xì)粒尾礦堆壩與上升速度對(duì)應(yīng)的抗滑穩(wěn)定性系數(shù)。

技術(shù)特征：

1.一種欠固結(jié)飽和細(xì)粒尾礦堆積壩抗滑穩(wěn)定性分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的一種欠固結(jié)飽和細(xì)粒尾礦堆積壩抗滑穩(wěn)定性分析方法，其特征在于：入庫(kù)的尾礦濃度為25％，小于0.075mm顆粒占比80％，黏粒含量為15％。

3.如權(quán)利要求1所述的一種欠固結(jié)飽和細(xì)粒尾礦堆積壩抗滑穩(wěn)定性分析方法，其特征在于：s1中劃分后的尾礦壩地質(zhì)單元包括尾礦堆積壩、初期壩和壩基。

4.如權(quán)利要求3所述的一種欠固結(jié)飽和細(xì)粒尾礦堆積壩抗滑穩(wěn)定性分析方法，其特征在于：所述尾礦堆積壩采用上游式加高堆筑50m，平均堆積外坡比1:5，上升速度0.007～0.036m/d。

5.如權(quán)利要求3所述的一種欠固結(jié)飽和細(xì)粒尾礦堆積壩抗滑穩(wěn)定性分析方法，其特征在于：所述初期壩位于下游坡腳部位，由風(fēng)化板巖填筑，壩基持力層為強(qiáng)風(fēng)化板巖，壩高30m。

6.如權(quán)利要求3所述的一種欠固結(jié)飽和細(xì)粒尾礦堆積壩抗滑穩(wěn)定性分析方法，其特征在于：所述壩基位于尾礦堆積壩和初期壩以下，坡度8％，自上而下為不同風(fēng)化程度的板巖。

7.如權(quán)利要求3所述的一種欠固結(jié)飽和細(xì)粒尾礦堆積壩抗滑穩(wěn)定性分析方法，其特征在于：s8中浸潤(rùn)線(xiàn)由初期壩以及靠近初期壩的尾礦堆積壩按照穩(wěn)定滲流分析確定，尾礦堆積壩的其余部位的浸潤(rùn)線(xiàn)位于壩面。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種欠固結(jié)飽和細(xì)粒尾礦堆積壩抗滑穩(wěn)定性分析方法，屬于尾礦壩穩(wěn)定性分析領(lǐng)域。將尾礦堆積壩自下而上分級(jí)加載，固結(jié)系數(shù)不變，水的滲出方向以豎向?yàn)橹?，結(jié)合飽和細(xì)粒尾礦堆壩加載、固結(jié)規(guī)律，對(duì)太沙基一維滲流固結(jié)理論進(jìn)行修正，假設(shè)排滲固結(jié)過(guò)程中固結(jié)系數(shù)不變，水豎向或水平滲出，且分級(jí)勻速加載，分層計(jì)算分級(jí)加載的固結(jié)度，并按照分級(jí)加載量進(jìn)行加權(quán)平均，得出固結(jié)度與埋深的關(guān)系曲線(xiàn)。本發(fā)明通過(guò)將尾礦堆積壩分成若干豎向條塊，分析條塊固結(jié)度與高程的關(guān)系，從而確定欠固結(jié)尾礦抗剪強(qiáng)度的空間函數(shù)，實(shí)現(xiàn)欠固結(jié)飽和細(xì)粒尾礦堆積壩抗滑穩(wěn)定性科學(xué)、有效地分析。

技術(shù)研發(fā)人員：吳鵬程,毛權(quán)生,余克林,楊永生,丁成功,趙蒙生,崔阿能,扈秀宇,吳江偉,胡超,鄒孔毅
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究總院股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19