南芬露天矿拦水坝渗流与应力耦合分析.pdf

《南芬露天矿拦水坝渗流与应力耦合分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第63卷第1期有色金属(矿山部分)2011年1月DOI：10．3969／j．issn．1671-4172．2011．O1．011南芬露天矿拦水坝渗流与应力耦合分析李有臣，董宪伟，蔡嗣经(1．北京科技大学土木与环境工程学院，北京100083；2．本溪钢铁(集团)有限责任公司，辽宁本溪117000)摘要：应用有限差分软件FLAC建立南芬露天矿拦水土石坝的三维模型，对拦水坝的应力应变和渗流进行了数值模拟，并比较了水位最低和最高时的应力状态。模拟结果表明了坝体的弱应力区、主应力及位移大小值，可改善坝体的稳定性和安全性提供依据。结果还表明该方法可以较好地模拟拦水坝坝体内部渗流场和应力场的耦合作

2、用，较好地评价拦水坝的安全效果，对于类似工程的防渗加固实践有一定的指导作用。关键词：FLAC；耦合分析；数值模拟；土石坝；渗流场；应力场中图分类号：TD228文献标识码：A文章编号：1671—4172(2011)Ol一0041—04SeepageandStressCouplingAnalysisinNanfenOpenPitMineDamLIYouchen，DONGXianwei，CAISijing(1．CivilandEnvironmentEngineeringSchool，USTB，Beijing100083，China；2．BenxiIron&Steel(Group)Co．LT

3、D，Benxi117000，Liaoning，China)Abstract：Afinitediferencesoftware(FLAC)isusedtoestablish3DmodelofNanfenopenpitmine，thestress—strainandseepagearesimulated，andstressstateoftheminimumandmaximumwaterleveriscompared．Simulationresultsshowthelowstressarea，thevalueofprincipalstressanddisplacement，whichcan

4、provideevidencetoimprovethestabilityandsafetyofthedam．Theresultsalsoshowthemethodcansimulatetheseepageandstressfieldinthecoupling，caneval·uatethesafetyeffectofdambetter，whichcanoferguidancefortheanti-seepagereinforcementofsimilarengineering．Keywords：FLAC；couplinganalysis；numericalsimulation；ear

5、th—rockdam；seepagefield；stressfield墙或其它防渗措施。坝址区为山间U型河谷，原有引言一小溪流通过，小溪枯水期流量为10In／s，洪水期拦水坝坝址区的地形条件、水文地质条件一般大于500m／s。两侧山体坡度2O。～30。，植被发较为复杂，主要表现为覆盖层较厚且分层较多。为育。两侧山体为花岗岩，风化层厚度小于5In。右了提高坝体的安全性和稳定性，在拦水坝建设之前，坝肩为块石混杂砂壤土：松散，块石坚固，一般粒径首先要对整个坝区的水渗流情况有较全面地了解。200～500mm，最大1500mm，无磨圆，无分选；河谷根据坝区的工程地质和水文资料，将各地层的渗透区

6、为漂石．卵石混杂砂砾土：松散，块石坚固有磨圆，特性进行有效地模拟，分析坝体内部渗流场、应力场无分选，一般粒径200～50mm，最大1500mm，厚的相互影响和相互作用，为改善坝体弱应力区和选度约15in；左坝肩为块石充填黄色粘土，无架空现择心墙提供依据。象，块石成分、组分同右坝肩。两侧坝肩在勘探深度内(孔深最大15In)未见稳定地下水水位¨。拦水1拦水坝及坝区水文、工程地质概况坝纵剖面如图1所示。土石坝坝体内部的受力是由内部的渗流场和应本钢南芬拦水坝为土石坝，坝高32in，顶宽6力场相互影响、相互作用的结果。一方面，渗流场的in，边坡比1：2，最高洪水位28In，坝体内拟设心改变引起

7、渗流体积力和渗透压力的改变，使坝体作用的外荷载发生变化，从而改变了坝体应力场的分作者简介：李有臣(1960一)，男，博士，本钢集团公司安监部部长，高布；另一方面，应力场的改变引起体积应变的改变，级工程师，采矿工程专业。使坝体各部位的孔隙率发生变化，渗透系数随之变42有色金属(矿IJJ部分)第63卷沙砾石图1拦水坝心墙示意图Fig．1Schematicdiagramofthecorewalldams化，从而也改变了坝体渗流场的分布。渗流场与应力场相互作用、相