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地震导致25%的尾矿坝破坏?

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1. 引言

澳大利亚新南威尔士大学(University of New South Wales)的一项研究结果显示,四分之一(25%)的国际尾矿坝破坏是由于地震引起的,不过这个结论没有确切的数据支持。澳大利亚目前大约有250座活跃的尾矿坝,大约每六个月,澳大利亚就会受到一次超过五级或更大地震的影响,岩土工程师担心地震会对尾矿坝造成破坏。


采矿业是澳大利亚最大的产业之一,尾矿坝的性能对于运营的安全、居住在这些矿山工作的员工以及周围的环境和社区至关重要,澳大利亚国家大坝委员会(ANCOLD)【全球尾矿管理行业标准 (GISTM)】强调了澳大利亚尾矿坝破坏的风险,它要求所有后果严重类别的尾矿库即使在关闭后也要保持安全,并且要能够承受万年一遇的地震,同时每两年对尾矿坝进行一次彻底的稳定性评估。

不过研究者们担心的地震诱发的尾矿矿破坏迄今为止还没有发生。近年来,只有2018年新南威尔士州的Cadia金矿的尾矿坝发生过破坏,但导致溃坝的主要因素是低密度的地基土层。事故发生后作了详细的地震响应分析,最后得出结论,前一天发生的小型地震事件并未对溃坝产生贡献【卡迪亚尾矿库溃坝专家组调查结果(Cadia Embankment Failure)】。

2018年Cadia尾矿坝溃坝
2. CPT数据解释
在加拿大和澳大利亚,评估尾矿坝特性的主要现场测试手段是静力触探试验CPT【静力触探试验(CPT)的现场测试参数及其解释。不过,UNSW的Russell教授指出,实践的工程师们经常假设尾矿完全饱和,导致错误解释CPT试验结果。他们的研究使工程师能够在尾矿呈饱和状态解释CPT试验数据,估算尾矿的地震后强度,包括纠正以前的假设:非饱和尾矿在地震中不会液化。这意味着工程师可以在任何地震稳定性评估中使用改进的强度估计,以准确识别哪些尾矿坝更容易破坏。

(2023) Modelling unsaturated silty tailings and the conditions required for static liquefaction【静态液化的可能性 (static liquefaction)

尾矿静态液化的可能性是尾矿库设计和运行的一个重点。这项研究模拟了在各种饱和度下的非饱和尾矿的行为,强调了单调加载期间的静态液化倾向问题。恒定吸力条件和恒定水气质量条件下进行了非饱和三轴试验,然后使用边界表面塑性模型(bounding surface plasticity)进行了模拟。使用Boyle定律和水力滞回模拟孔隙压力、水压和吸力随尾矿体积变化而发生的变化。数值模拟结果与模型试验结果之间取得了很好的一致性。此外,还显示了恒定总应力状态下地下水位上升的模拟结果,建立了非饱和条件下的峰值和液化后强度以及塌陷线与初始状态的测量值之间的关系。


3. 结束语
尽管地震确实可能引起尾矿坝的液化进而导致破坏,但"地震导致25%的尾矿坝破坏"似乎有些夸大之嫌,通过对过去40年全球发生的一些重大尾矿坝事故的调查发现,没有一起事故是由于地震诱发的。而对于非饱和尾矿新的CPT解释,这只是一个学术观点,大可不必当真,不表示以前的作法错误,我们有许多其它方法可以在设计和评估时考虑尾矿的非饱和特性。

来源:计算岩土力学
岩土试验
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2023-10-15
最近编辑:1年前
计算岩土力学
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