尾矿坝动力稳定性分析与溃坝灾害模拟

我国是一个地震多发的国家,地震造成的破坏是灾难性的。对于处在地震区域的尾矿库特别是上游式尾矿库,由于其堆存方式的特殊性,更容易受地震因素的影响发生坝体失稳甚至溃坝事故。由于地震作用及其复杂,对地震作用下尾矿坝的稳定性研究是当前的一大难点。论文以某尾矿库为工程背景,对地震荷载下的尾矿坝进行了动力稳定性分析和溃坝灾害演化的研究。主要研究内容如下：(1)系统介绍了地震发生的机理、地震波特性和地震反应的计算原理,并基于土动力学理论,对尾矿坝进行了动力失稳机理分析,和液化判别方法分析。(2)基于数值地形DTM文件,构建了尾矿库三维数值分析模型,并根据人工合成地震波,利用FLAC3D有限差分软件对尾矿坝进行了动力响应数值分析。根据数值模拟结果,对动荷载下尾矿坝的坝体位移、加速度、孔隙水压力及液化情况等进行了细致分析,并在此基础上研究了尾矿坝不同地震烈度下的动力敏感度。结果表明尾矿坝水平位移对地震烈度的敏感度大于垂直方向位移对地震烈度的敏感度,坝顶垂直方向加速度放大系数对地震烈度的敏感度大于水平方向对地震烈度的敏感度。(3)采用FLO2D泥石流模拟软件,建立了尾矿库溃坝灾害仿真数值模型,对尾矿库进行了溃坝灾害分析与评价。并将数值模拟结果与3DMine数字矿山软件耦合,实时反演溃坝灾害过程。同时根据溃坝泥砂流动强度,对尾矿库全部溃坝和半溃坝时的灾害程度进行三色图判别。通过这种方法,使尾矿库的溃坝灾害评价实现了数字化和定量化。(4)基于尾矿库的结构尺度和地震烈度等因素,应用未确知测度理论,建立了尾矿坝的未确知安全评价模型,并结合尾矿库工程实例进行了安全评价。同时根据尾矿库动力失稳机理,总结提出了尾矿库动力失稳的安全防护技术,即通过对尾矿坝采取刚性加固措施和柔性防护措施,提高尾矿坝的抗震稳定性。