地震荷載作用下上游式尾礦庫動(dòng)力特性研究.pdf

1、尾礦庫是金屬非金屬礦山的重大危險(xiǎn)源。在我國諸多尾礦庫中，正常運(yùn)行的比例偏低，病害不斷，時(shí)有重大事故發(fā)生，引發(fā)直接災(zāi)害與次生災(zāi)害，既威脅人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，又對生態(tài)環(huán)境造成極大的影響。地震是導(dǎo)致尾礦砂液化，誘發(fā)尾礦庫失穩(wěn)的重要因素之一，因此，建立地震荷載作用下尾礦庫動(dòng)力模型，分析尾礦庫動(dòng)力特性，揭示地震荷載作用下尾礦庫失穩(wěn)機(jī)理，為深入研究尾礦庫穩(wěn)定、變形及抗震措施奠定理論基礎(chǔ)，具有重要的研究意義和實(shí)用價(jià)值。本文采用理論分析、材料試驗(yàn)、模型

2、試驗(yàn)和數(shù)值計(jì)算相結(jié)合的方法，以尾礦砂試驗(yàn)為基礎(chǔ)，振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)為依據(jù)，理論分析和數(shù)值計(jì)算為主導(dǎo)，對地震荷載作用下尾礦庫動(dòng)力特性進(jìn)行研究。
　　首先，采用振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)系統(tǒng)，開展了不同密度的尾礦砂在不同施荷頻率和不同振幅條件下的孔壓增長規(guī)律試驗(yàn)研究，揭示了動(dòng)載條件下孔隙水壓力與上覆尾礦砂的重度、輸入動(dòng)力荷載的頻率和振幅以及尾礦砂的密度之間有密切的關(guān)系，得出動(dòng)載條件下尾礦砂孔隙水壓力與振動(dòng)時(shí)間的關(guān)系曲線;采用電-氣式動(dòng)三軸測試系統(tǒng)，開展了

3、尾礦砂孔壓增長模型測試試驗(yàn)，應(yīng)用阻尼最小二乘法、通過Fortran語言和VC++技術(shù)自行開發(fā)尾礦砂孔壓增長模型參數(shù)反演軟件，對尾礦砂孔壓增長應(yīng)變模型進(jìn)行參數(shù)計(jì)算，為進(jìn)一步研究尾礦庫動(dòng)力特性提供基礎(chǔ)資料。
　　其次，采用與孔壓增長規(guī)律試驗(yàn)相同的尾礦砂，開展不同壩坡比的尾礦庫動(dòng)力特性振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)及尾礦庫潰壩模型試驗(yàn)研究，分析不同輸入峰值加速度條件下尾礦庫模型的加速度、孔隙水壓力、土壓力及位移等隨振動(dòng)時(shí)間、尾礦庫高程以及壩坡比大小的變

4、化規(guī)律，揭示了地震荷載作用下尾礦庫失穩(wěn)機(jī)理，再現(xiàn)了尾礦庫在地震荷載作用下的孔壓升高、強(qiáng)度降低、局部液化破壞失穩(wěn)，最終發(fā)生潰壩的全過程，以及潰壩過程中沿程泥漿深度演化規(guī)律和潰壩后的堆積模式。
　　第三，結(jié)合尾礦砂動(dòng)三軸試驗(yàn)和尾礦庫振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)的結(jié)果，從Biot動(dòng)力固結(jié)方程出發(fā)，考慮尾礦砂孔壓增長規(guī)律和液化后的變形規(guī)律，建立尾礦庫流固耦合動(dòng)力模型，采用該模型對不同壩坡比、不同浸潤線高度和不同輸入峰值加速度條件下尾礦庫的動(dòng)力特性計(jì)算，