尾矿库中坝体稳定性研究

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1、尾矿库中坝体稳定性研究　　摘要：坝体稳定性是矿山企业安全生产的重要方面，做好坝体的稳定性评价工作有非常重要的意义。本文介绍了稳定性分析的几种方法，并运用边坡稳定分析软件slope对尾矿库坝体稳定性进行分析，建立计算几何模型，计算出坝体安全性系数，对尾矿库堆积坝进行安全评价。关键词：尾矿库边坡稳定稳定计算中图分类号：U213.1+3文献标识码：A一、前言7尾矿库坝是矿山企业的重要设施，它是筑坝拦截谷口或围地构成的，用以堆存工业废弃物的场所，主要由尾矿库库区和尾矿坝两部分组成。它的安全和稳定对矿山企业的正常生产和经营至关

2、重要。由于尾矿坝中存放大量的松散尾矿，尾矿库一旦垮坝，库内大量高势能的尾矿就会疾奔而下，必将对库下游地区人民生命和财产造成巨大损害，后果触目惊心。尾矿库坝作为尾矿库设施的重要组成部分，由于坝体材料和库内物质的特殊性质，使得尾矿堆积坝坝坡体的稳定与否直接决定了尾矿库能否正常使用。为了尾矿存放的安全以及尾矿库坝对库下游地区人民生产生活带来的威胁，坝体的安全稳定就成了尾矿库建设的重中之重。因此，必须对堆积体所形成的的尾矿库坝的稳定性进行研究，解决好尾矿库坝的稳定性问题。尾矿库坝体边坡稳定性分析应遵循以定性分析为基础，以定量

3、计算为重要辅助手段，进行综合评价的原则。因此，根据工程地质条件、可能的破坏模式以及已经出现的变形破坏迹象对边坡的稳定性状态做出定性判断，并对其稳定性趋势做出估计，是边坡稳定分析的重要内容。二、尾矿库坝体稳定性计算方法尾矿坝的稳定性分析方法主要有极限平衡法和数值法。数值法有离散元法、边界元法、有限元法等；极限平衡法有瑞典圆弧法、毕肖普法、陆军工程师团法、萨尔玛法和摩根斯坦—普莱斯法等。极限平衡法依据的是边坡上的滑体或滑体分块的力学平衡原理(即静力平衡原理)来分析边坡在各种破坏模式下的受力状态，以及边坡滑体上的抗滑力和下

4、滑力之间的关系来对边坡的稳定性进行评价的计算方法。由于它概念清晰，容易理解和掌握，且分析后能直接给出反映边坡稳定性的安全系数值，因此极限平衡法是边坡稳定性分析计算中主要的方法，也是在工程实践中应用最多的方法之一。其中瑞典圆弧法（简称瑞典法或费伦纽斯法）亦称fellenious法，是边坡稳定分析领域最早出现的一种方法。在瑞典圆弧法分析粘性边坡稳定性的基础上，瑞典学者fellenius7提出了圆弧条分析法，也称瑞典条分法。1955年，毕肖普(bishop)在瑞典法基础上提出了——毕肖普法。这一方法仍然保留了滑裂面的形状为

5、圆弧形和通过力矩平衡条件求解的特点，与瑞典条分法相比，毕肖普法是在不考虑条块间切向力的前提下，满足力多边形闭合条件，就是说虽然在公式中水平作用力并未出现，但实际上条块间隐含的有水平力的作用。三、毕肖普法、瑞典条分法和瑞典圆弧法的基本原理1、毕肖普法7毕肖普法提出的土坡稳定系数的含义是整个滑动面上土的抗剪强度tf与实际产生剪应力t的比，即k＝tf/t，并考虑了各土条侧面间存在着作用力，其原理与方法如下：假定滑动面是以圆心为o，半径为r的滑弧，从中任取一土条i为分离体，其分离体的周边作用力为：土条重wi引起的切向力ti和

6、法向反力ni，并分别作用于底面中心处；土条侧面作用法向力ei、ei+1和切向力xi、xi+1。根据静力平衡条件和极限平衡状态时各土条力对滑动圆心的力矩之和为零等，可得毕肖普法求土坡稳定系数的普遍公式。毕肖普忽略了条间切向力，即xi+1－xi＝0，这样就得到了国内外广泛使用的毕肖普简化式。所以它的特点是：(1)满足整体力矩平衡条件；(2)满足各条块力的多边形闭合条件，但不满足条块的力矩平衡条件；(3)假设条块间作用力只有法向力没有切向力；(4)满足极限平衡条件。2、瑞典条分法瑞典条分法适用于圆弧形破坏滑动面的边坡稳定性

7、分析。该条分法将滑动土体竖直分成若干个土条，把土条看成是刚体，分别求出作用于各个土条上的力对圆心的滑动力矩，然后由得出土坡的稳定安全系数。3、瑞典圆弧法极限平衡法是假定分析的滑体为刚体，划分为条块之间不会变形，通过条块的受力平衡方程，来求解尾矿库坝体或边坡抗滑稳定的安全系数。取任意条块，通过解算条块的x、y方向的力矩平衡方程，得出用瑞典圆弧法计算稳定性系数的表达式为：式中：式中：——边坡的稳定性系数；——第i土条土体的有效黏聚力；——第i土条在滑面上的滑动边长；——第i土条的重力；——第i土条滑动方向和水平面的夹角；

8、——底座对第i土条的支撑力；——第i土条土体的內摩擦角。图1瑞典圆弧法计算简图四、利用边坡稳定分析软件Slope2000对尾矿库坝体稳定性进行分析尾矿坝稳定性分析中，需要考虑三种运行情况。一是尾矿库处于正常工作状态，也就是尾矿库水位处于正常生产水位是的运行情况；二是在洪水条件下，尾矿库水位处于最高洪水位的运行情况；三是特殊运行的情况，在考虑地震