干式堆存尾矿坝的稳定性分析-论文.pdf

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1、SerialNo．541现代矿业总第541期May．2014M0DERNMINING2014年5月第5期干式堆存尾矿坝的稳定性分析杨超群石鹏秦柯(1．陕西冶金设计研究院有限公司；2．金属矿山安全与健康国家重点实验室；3．华唯金属矿产资源高效循环利用国家工程研究中心有F~&z-J)摘要工程设计中，干式堆存尾矿坝的稳定性分析往往只考虑干坡运行状态，即使考虑降雨因素，也未对降雨条件下孔压一应力进行耦合理论分析。为阐述孔压一应力耦合后对干式堆存尾矿坝稳定性分析结果的影响，采用土体本构方程、渗流方程、土体平衡方程及非饱

2、和土孔压‘应力耦合理论，分析得出在降雨条件下考虑孔压应力耦合时，干式堆存尾矿坝的稳定性系数偏小，较实际偏于保守，对尾矿坝安全有利。关键词干式堆存降雨条件下孔压．应力耦合AnalysisonStabilityoftheDryStockpilingTailingsDamYangChaoqunShiPeng。QinKe’。r1．ShanxiMetallurgicalDesign&ResearchInstituteCo．，Ltd．；2．StateKeyLaboratoryofSafetvandHealthforMet

3、a1Mine；3．HuaweiNationalEngineeringResearchCenterCo．．Ltd．ofHi【ghEfficiencyCyclicUtilizationofMetalMineralResources)AbstractIntermsofengineeringdesignwork，thedrystockpilingtailingsdamstabilityisanalyzedon1vbvc0nsideringthe／'LIBningstateoftheslopes，withoutcons

4、ideringtherainfallfactors．Theporepressureandstressarenotanalyzedbyadoptingthecouplingtheoryundertheconditionofrainfal1．Thesollconstitutiveequation。seepageequation，s0ilmassbalanceequationandunsaturatedsoilporepres‘sureandstressc0upiingtheoryareadoptedtoanaly

5、zetheinfluenceofcouplingofporepressureandstresstothestabilitvofthedrystockpillngtailingsdam．Theresearchresultsshowthat，thesmallerstabilityCO。efficientsareacquiredbynotconsideringtheporepressureandstresscoupling，besidesthat，theeoeffi—cientsaregoodtoguarantee

6、thesafetyoftailingdam．KeywordsDrystockpiling，Undertheconditionofrainfall，Porepressureandstresscoupling尾矿干式堆存在安全上和环保上意义重大，其1计算理论筑坝工艺与其他筑坝方式相比有许多优点，如安全、1．1土体本构方程环保、基建投资少、场地适应能力强等。为提高Fredlund和Rahardjo于1993年提出了非饱和尾矿坝的安全性，减小尾矿堆存对环境的影响，目前土介质增量的应力．应变关系方程，对二维问题，该各地

7、监管部门均大力提倡尾矿干式堆存方法。方程可以写成下列形式-：△(一1000100△(，一“(1)l0l一2u△f一t_t2a2(1+)ATy或者，增量应力．应变关系可以写成：杨超群(1984一)，男，助理工程师，710000陕西省西安市未央区东元路209号。109总第541期现代矿业2014年5月第5期H。a(’)。=鲁l一【(5)(2．f式中，[D]为排水本构矩阵；M一“为基质吸力；日：一J为渗流水头；{mnf=(亩亩亩0)·式中，K为体积模量；R为体积含水量随基质吸力1．2渗流方程变化的相关模量，由土水特

8、征曲线斜率的倒数获取。单元体积土体的二维渗流Darcy方程为：1·3土体平衡方程等+等+鲁-o，㈩据，式中，k，k，分别为方向和Y方向的渗透系数；式中，{}为虚应变；{8t为虚位移；{}为内应为渗流流速；为水容重；0为体积含水量；t为力。时间。根据二维情况下的土体本构方程、渗流方程和对于弹性材料，体积含水量可表示为：土体平衡方程，有限元分析的耦合方程可以写成下0=／3／3一M，(4)列形式：且有[]