防滲膜與礦渣及墊層介質(zhì)相互作用研究.pdf

1、本文回顧了尾礦處理工程的相關(guān)研究歷史和現(xiàn)狀,探討了在尾礦處理工程中防滲膜對環(huán)境保護(hù)的重要意義,演繹了其受力過程并給出了計算方法。在防滲膜受力的理論分析中,考慮了坡腳基礎(chǔ)或錨固平臺對礦渣的支撐作用,并對通過靜力平衡得到的膜渣界面剪切力進(jìn)行了修正。運(yùn)用大型商用有限差分軟件FLAC對不同坡度邊坡上的防滲膜在濕堆和干堆情況下的工況進(jìn)行了數(shù)值模擬。主要內(nèi)容包括:
　　(1)對尾礦庫邊坡上的防滲膜受力進(jìn)行了分析,確定了膜內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力的條件,推

2、出了防滲膜在不同類型礦渣、不同邊坡坡度、不同坡高和不同墊層介質(zhì)條件下的拉應(yīng)力和拉應(yīng)變的理論解。根據(jù)邊坡坡腳基礎(chǔ)對礦渣支撐情況,提出了膜渣界面剪切力進(jìn)行修正,并將引入修正系數(shù)的計算結(jié)果與未修正的計算結(jié)果進(jìn)行了對比。對比顯示:引入修正系數(shù)的理論計算結(jié)果較未修正的結(jié)果更為接近工程實(shí)際情況。
　　(2)使用有限差分軟件FLAC7.0對防滲膜在不同尾礦庫邊坡坡度下的受拉工況進(jìn)行了數(shù)值模擬分析。為更好地研究防滲膜、礦渣與基礎(chǔ)間的相互作用,采用

3、了兩種不同的數(shù)值模擬方式——單接觸面模擬膜-渣界面(未加膜單元)和采用梁單元模擬防滲膜雙面受剪。兩種計算模型中,在渣體沉降作用下,膜-基礎(chǔ)/墊層界面的剪切強(qiáng)度都得到了充分發(fā)揮。由于第二種模擬方式中采用梁單元模擬的防滲膜單元的存在,導(dǎo)致膜-基礎(chǔ)/墊層間產(chǎn)生了相對滑移,使得膜-渣間的相對滑移減小,從而造成第二種模擬方式得到的膜-渣界面剪切力小于第一種模擬方式(未加膜單元),其模擬拉力計算結(jié)果也小于第一種模擬方式。比較了數(shù)值模擬結(jié)果與理論計算

4、結(jié)果。由于單接觸面模擬膜-渣界面的工況中,膜-渣界面的實(shí)際界面摩擦角在三者中最為接近極限值,因此計算所得的膜內(nèi)錨固端最大拉力值在三者之中最大,而梁單元模擬防滲膜的工況則更接近實(shí)際情況。
　　(3)探討了孔隙水壓力的存在對防滲膜受拉工況的影響。結(jié)果顯示:在孔隙水壓力的作用下,膜-渣界面剪切力減小,而膜-基礎(chǔ)/墊層的抗剪強(qiáng)度保持不變,造成膜上剪切力與膜下剪切強(qiáng)度之間差值的減小,膜內(nèi)拉力也隨之減小。理論分析和數(shù)值模擬得到了相似的結(jié)果,只