模袋法尾矿坝层间滑移破坏稳定性分析

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1、模袋法尾矿坝层间滑移破坏稳定性分析周汉民1,2董威信2（1.北京科技大学，土木与环境工程学院，北京100083;2.北京矿冶研究总院，北京，100160）第一作者简介：周汉民，男，1978年出生，教授级高工，硕士研究生，尾矿工程专业，主要从事尾矿坝安全技术研究、设计及安全评价等工作。摘要：层间滑移是影响模袋法尾矿坝稳定性的重要因素，探讨分析了模袋坝体的破坏模式，袋与袋接触面滑动是主要的破坏模式，采用接触面单元模拟模袋体的层间接触，结合抗剪强度折减法计算分析了模袋坝的层间滑移破坏特征，得到了模袋体层间滑移变形和破坏的过程。研究成果对提高模袋法尾矿坝的抗滑稳定性有

2、指导意义。关键词：尾矿坝；模袋法；层间滑移；稳定性分析StabilityanalysisofgeofabriformtailingsdamduetointerlayerslidingfailureZhouHan-min1,2Dongweixin2（1.TheCollegeofCivilandEnvironmentalEngineering,UniversityofScienceandTechnologyBeijing，Beijing100083,China;2.BeijingGeneralResearchInstituteofMiningandMetallur

3、gy,Beijing,100160,China)Abstract:Interlayerslidingplaysanimportantroleinthestabilityanalysisofgeofabriformtailingsdam.Inthispaper,failuremodeofgeofabriformdambodywasstudied,especiallyforslidingfailurebetweentailingsbags.Withtheuseofcontactelementsapplyingtosimulatethemechanicalprope

4、rtyofinterlayercontactingoftailingsbagsandstrengthreductionmethod,graduallyslidinganddestructionprocessofsoilbagsinterlayerwasobtainedandanalyzed.Researchresultshaveaguidingmeaningtoimprovingtheanti-slidestabilityofgeofabriformtailingsdam.Keywords:tailingsdam;geofabriform;interlayer

5、sliding;stabilityanalysis0前言尾矿库是一种特殊的人工建造工业建筑物，用于堆置矿产资源开采过程中产生的大量废石、废渣、废水等。尾矿坝是关系尾矿库安全性的重要结构，一旦失稳溃坝，将会对下游居民的生命财产和生态环境造成重大灾害[1-2]。特别是，随着我国选矿工艺和生产技术水平的提高，选矿产生的尾矿粒径越来越细，采用细粒尾矿堆坝成为我国尾矿坝建设领域的一大难题[3-4]。模袋法作为一种新型的尾矿坝工程应用技术（见图1），在细粒尾矿堆坝领域取得了很大的成功[3,5]。模袋法筑坝具有诸多优点：渗流固结快、坝体强度高、筑坝速度快等，可以解决传统上游

6、法筑细粒尾矿坝的一系列难题，比如取砂难、固结慢、强度低等。图2分别给出了国内外的两个模袋法尾矿坝工程。实践证明，模袋法筑坝是解决细颗粒尾矿筑坝的一种有效方法，主要体现为：①在排水压力作用下，加速尾砂的挤压排水固结，从而实现细颗粒尾矿的快速筑坝，满足生产要求的坝体上升速度；②干滩长度增加，浸润线降低，“坝壳”增厚，整体性增强，坝体稳定性提高；③通过选取合适的模袋孔径可更多地利用细粒尾砂筑坝，提高尾砂筑坝利用率；④施工工艺简单，场地适应性强，可边生产边筑坝，施工可靠性高。图1上游式模袋法子坝Figure1Upstreamgeofabriformtailingsda

7、m（a）国内工程（b）国外工程图2国内外模袋法尾矿坝Figure2GeofabriformtailingsdaminChinaandabroad1模袋法尾矿堆坝破坏模式分析破坏模式分析是模袋法尾矿坝稳定性研究的基础，针对不同的破坏模式可采取相应的计算分析方法。根据模袋法尾矿坝的结构特点，多层模袋坝体破坏模式可以分为沿袋与袋接触面的滑动和沿撕裂模袋体滑动。1.1袋与袋接触面的滑动多层模袋组成的坝体，其抗压强度要远大于抗剪强度，模袋堆体强度发展有两种不同的机理，如图3所示。在竖向压缩模袋时，由于模袋布的拉伸力作用，模袋堆体产生自约束作用，使模袋充填体内的围压随着竖

8、向压缩而增大。而当模袋堆体受到横向剪切