尾矿库坝体及排渗体三维渗流分析.pdf

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1、第24卷第2期矿冶Vo1．24．No．22015年4月MINING&METALLURGYApril2015文章编号：1005·7854(2015)02-0028-04尾矿库坝体及排渗体三维渗流分析郑海远秦忠国(1．北京矿冶研究总院，北京100160；2．河海大学力学与材料学院，南京210098)摘要：尾矿库区渗流场具有明显的三维特征，基于有限元方法对尾矿库的三维渗流及尾矿坝排渗体的渗流进行研究分析，模拟了尾矿库三维渗流和尾矿库增加了排渗盲管后的渗流。计算结果较好地反映了实际渗流情况，对指导尾矿库的设计和施工都有重要的意义。关键词

2、：三维渗流；排渗体；有限元；尾矿库中图分类号：TD926．4文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1005-7854．2015．02．007ANALYSIS0F3DSEEPAGE0FTAILINGSDAMANDDRAINAGEINTHEDAMZHENGHai—yuanQINZhong．guo(1．EngineeringCompanyofBeijingGeneralResearchInstituteofMiningandMetallurgy，Beng100160，China；2．CollegeofMechanicsa

3、ndMaterialsHehaiUniversity，Nanjing210098，China)ABSTRACT：Seepagefieldoftailingsdamisatypical3Ddistribution．The3Dseepageoftailingsdamanddrain-ageinthedamareanalyzedbasedonfiniteelementmethod．The3Dseepagefieldoftailingsdamandthedrainagepipesetinthedamaresimulated．Theres

4、ultsofcalculationaresimilartotherealone，anditisveryvaluableforguidingthedesignandconstructionoftailingspond．KEYWORDS：3Dseepage；drainage；finiteelementmethod；tailingspond尾矿库是一种特殊的工业建筑物，是矿山的三时，也对该尾矿库增加排渗盲管后的渗流情况进行大控制性工程之一，它的安全不仅关系到矿山自身了模拟计算，对尾矿库的设计，施工提供了参考的安全，而且还关系到周边及下

5、游居民的生命财产依据。安危。因此在尾矿库建设前，有必要对尾矿库进行1计算原理与方法渗流稳定性分析。在尾矿坝的渗流稳定性分析中发现，尾矿库坝体的浸润线埋深状态不仅是尾矿坝抗三维稳定渗流的基本微分方程为刮：滑稳定性计算的参考数据，也是尾矿库安全的一个(J})+(，)+(警)=0(·)重要指标，尾矿库区渗流场具有明显的三维特征⋯，因此，三维渗流分析能够更好地反应出尾矿式中，h为水头函数；、k、j}：是x,y、方向的渗透系数。库的真实渗流情况。对于稳定渗流场，需满足下列二类边界条件。本文对某尾矿库进行三维渗流计算，根据计算第一类边界上水

6、头是已知的，即结果掌握了该尾矿库的渗流要素的分布特征。同hIF=h(、Y、)(2)I收稿日期：2014-01-06在第二类边界上流量等于零，即作者简介：郑海远，硕士，工程师，从事尾矿库设计工作。郑海远等：尾矿库坝体及排渗体三维渗流分析Ohc。s(n，)+，Ohc。s(ny)+；Ohc。s(n水头边界结点形成的常数项移到等号右边，得到n，，z)个未知水头结点的线性代数方程组，用矩阵形式可IF=0(3)2写为由于渗流自由面是流面，没有流量从该面流人Kh=F(7)或流出，故在渗流自由面上除需满足式(3)外，同时式中，K是总渗透矩阵；h

7、是未知水头结点的水头列还需满足自由面上任一点水头h等于该点的位置高向量；F是由已知水头结点的水头形成的常数向量。度z，及2工程算例h=(4)r。和r：构成了三向空间流场的全部边界。2．1工程概况把上述微分方程式及其边界条件转变为一个泛河北平泉县某尾矿库所在谷两岸基本对称，主函，(H)求极值问题。根据变分原理和伽辽金沟呈东南一西北走向，沟底宽l5—50m，沟谷两侧(Galerkin)法，在稳定渗流区域中构造的泛函为山坡较缓，大部分地表为第四系地层，两侧山体岩石基本裸露。选矿厂年产尾矿414万t，尾矿库拟初期，(=珂【()+k()+

8、：(警)]坝为透水堆石坝，堆积坝采用上游筑坝方式，堆积边dy出(5)坡为1：5，初期坝坝顶标高为756m，堆积坝坝顶高对渗流场所有单元的泛函求得为分后，进行叠程886m，总坝高170m，尾矿库等别为2等。加。为了满足整个渗流场，(h)为极小的条件，则有2．2材料