細(xì)粒尾礦的工程性質(zhì)及尾礦壩的動力分析.pdf

1、尾礦庫是礦山重大危險源，近年來，由于選礦工藝的提高，尾礦粒徑越來越細(xì)，且我國地震活動十分活躍，尾礦壩地震穩(wěn)定性問題備受關(guān)注。本文以甘肅廠壩鉛鋅礦尾礦庫為例，采用現(xiàn)場試驗(yàn)和試驗(yàn)室測定的手段，對細(xì)粒尾礦的沉積規(guī)律、固結(jié)變形特征、動力特性進(jìn)行了研究；采用理論分析和數(shù)值計算的方法對尾礦壩的潰壩機(jī)理和地震反應(yīng)情況進(jìn)行了分析；介紹了尾礦壩干堆技術(shù)并對其抗震性能進(jìn)行了研究。本文的主要研究內(nèi)容及成果如下：
　?。?）通過現(xiàn)場勘探和室內(nèi)試驗(yàn)分析了細(xì)

2、粒尾礦的工程性質(zhì)：廠壩鉛鋅礦全尾礦為細(xì)粒粉土尾礦，塑性指數(shù)為7.4，顆粒級配較好；細(xì)粒尾礦的沉積分選作用較差，壩體大部為尾亞黏土，壩殼為尾粉砂；提出了描述尾礦平均粒徑分布的波狀模型；傳統(tǒng)上以顆粒組分對尾礦壩地質(zhì)剖面進(jìn)行概化分區(qū)的方法并不適用于細(xì)粒尾礦，提出了基于平均固結(jié)度指標(biāo)的剖面概化分區(qū)方法。
　?。?）通過動強(qiáng)度及共振柱試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：圍壓從400kPa增加至800kPa，全尾礦不同特征周次對應(yīng)的的動剪應(yīng)力比下降值約為0.01；震級

3、對全尾礦的總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)影響不大，其內(nèi)摩擦角介于21.0°~22.2°之間。在最優(yōu)含水率時，尾礦的最大動剪切模量和圍壓之間呈線性增長關(guān)系，其動剪切模量以及阻尼比與剪應(yīng)變的變化關(guān)系符合三參數(shù)的Davidenkov模型。
　?。?）通過尾礦的抗液化試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：在低剪應(yīng)力條件下可將細(xì)粒尾礦的液化過程分為：孔壓快速增長、孔壓穩(wěn)定增長、結(jié)構(gòu)破壞、完全液化四個階段，提出了相應(yīng)的雙 S描述模型，該模型也適用于砂土。液化后細(xì)粒尾礦的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系可分

4、為：近零有效應(yīng)力狀態(tài)、有效應(yīng)力增長、流動變形穩(wěn)定發(fā)展三個階段，并提出了描述應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的三參數(shù)模型；固結(jié)圍壓、相對密度對尾礦的液化后流動變形特征的影響較為明顯，而加載速率的影響較??；不同圍壓下尾礦在液化后的加載過程中，最終孔壓比介于0.7~0.9之間。
　?。?）用 Geo-studio計算軟件對尾礦壩進(jìn)行了地震反應(yīng)計算，分析結(jié)果表明：在Ⅷ度地震烈度下，尾礦堆積壩壩頂位置水平移約為7cm，垂直位移約為3cm，在水平方向上，地震加速

5、度的放大系數(shù)為1.9，在垂直方向上，地震加速度的放大系數(shù)為2.16；初期壩壩頂位置水平移約為-1.3cm，垂直位移約為-0.1cm，水平方向加速度放大系數(shù)為2.2，垂直方向加速度放大系數(shù)為1.98。堆積壩下部與初期壩結(jié)合部位可能發(fā)生局部破壞，應(yīng)采取工程措施進(jìn)行加固。堆積壩部位的靜力安全系數(shù)為1.926，初期壩部位的靜力安全系數(shù)為1.894，地震過程中，壩體的最小安全系數(shù)Fs在1.4以上，尾礦壩的的整體抗滑穩(wěn)定性較好。
　　（5）為