地震荷载作用下上游式尾矿库动力特性研究

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1、万方数据分类号UDC密级学位论文地震荷载作用下上游式尾矿库动力特性研究作者姓名：全堡趄指导教师：粱左塾援所在单位：丕j匕太堂童透皇±丕王猩堂瞳申请学位级别：趾学科类别：班学科专业名称：工猩左堂论文提交日期：2013年9月论文答辩日期：2Q!三生12目学位授予日期：2014年1月答辩委员会主席：淋数史评阅人：栖确谜k许逾久f评两人上许国人弓东北大学2013年12月万方数据ADissertationinEngineeringMechanicsResearchonDynamicCharacteristicsofUpstreamTa

2、ilingsUnderEarthquakeLoadJinJia．XHSupervisor：ProfessorLiangLiNortheasternUniversityDecember2013万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：。么搿磊如gEt期：加一I乙学位论文版权使用授权

3、书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两年团学位论文作者签名：．蝴鱼．导师签名：签字日期：加J弓．／2签字日期：万方数据东北大学博士学位论文摘要地震荷载作用下上游式尾矿库动力特性研究摘要尾矿库是金属非金属矿山的重大危险源。在我国诸多尾矿库中，正常运行的比例偏低，病害不断，

4、时有重大事故发生，引发直接灾害与次生灾害，既威胁人民的生命财产安全，又对生态环境造成极大的影响。地震是导致尾矿砂液化，诱发尾矿库失稳的重要因素之一，因此，建立地震荷载作用下尾矿库动力模型，分析尾矿库动力特性，揭示地震荷载作用下尾矿库失稳机理，为深入研究尾矿库稳定、变形及抗震措施奠定理论基础，具有重要的研究意义和实用价值。本文采用理论分析、材料试验、模型试验和数值计算相结合的方法，以尾矿砂试验为基础，振动台模型试验为依据，理论分析和数值计算为主导，对地震荷载作用下尾矿库动力特性进行研究。首先，采用振动台试验系统，开展了不同密度

5、的尾矿砂在不同施荷频率和不同振幅条件下的孔压增长规律试验研究，揭示了动载条件下孔隙水压力与上覆尾矿砂的重度、输入动力荷载的频率和振幅以及尾矿砂的密度之间有密切的关系，得出动载条件下尾矿砂孔隙水压力与振动时间的关系曲线；采用电．气式动三轴测试系统，开展了尾矿砂孔压增长模型测试试验，应用阻尼最小二乘法、通过Fortran语言和VC++技术自行开发尾矿砂孔压增长模型参数反演软件，对尾矿砂孔压增长应变模型进行参数计算，为进一步研究尾矿库动力特性提供基础资料。其次，采用与孔压增长规律试验相同的尾矿砂，开展不同坝坡比的尾矿库动力特性振动

6、台模型试验及尾矿库溃坝模型试验研究，分析不同输入峰值加速度条件下尾矿库模型的加速度、孔隙水压力、土压力及位移等随振动时间、尾矿库高程以及坝坡比大小的变化规律，揭示了地震荷载作用下尾矿库失稳机理，再现了尾矿库在地震荷载作用下的孔压升高、强度降低、局部液化破坏失稳，最终发生溃坝的全过程，以及溃坝过程中沿程泥浆深度演化规律和溃坝后的堆积模式。第三，结合尾矿砂动三轴试验和尾矿库振动台模型试验的结果，从Biot动力固结方程出发，考虑尾矿砂孔压增长规律和液化后的变形规律，建立尾矿库流固耦合动力模型，采用该模型对不同坝坡比、不同浸润线高度

7、和不同输入峰值加速度条件下尾矿库的动力特性计算，得出坝坡比越大、浸润线越高、输入峰值加速度越大，尾矿库稳定性越差，万方数据东北大学博士学位论文摘要将此计算方法应用到现场工程中，对现状尾矿库的动力稳定进行验算，并通过对该尾矿库不同加高扩容方案的动力计算，选出最稳定的扩容方案指导现场工程实际。关键词：尾矿库，地震荷载，动力特性，振动台试验，数值计算万方数据东北大学博士学位论文ResearchonDynamicCharacteristicsofUpstreamTailingsAbstractTailingsdamisthemajo

8、rhazardssourceformetalandnon—metalmines．Theproportionoftailingsinnormaloperationislowinourcountryanddisastersandsecondarydisastersoftenhappen．Itn