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尾矿坝稳定性评估简要总结

10月前浏览1159
1. 引言

在过去两个月的时间里,《计算岩土力学》的发布的主要内容是"尾矿坝"【尾矿坝场地的岩土工程特征及其稳定性】,迄今为止,共有大约140多篇与尾矿坝稳定性相关的文章。本文对过去两个多月的工作做一简要总结。


2. 研究目的

尾矿是选矿过程产生的废料,通常以泥浆形式储存,并泵送到由尾矿坝围成的沉淀池。无论是发达国家还是发展中国家,也不管如何进行质量控制和监测,尾矿坝始终存在着溃坝的风险。一个令尾矿工程师和岩土工程师比较困惑的问题是,尽管尾矿库的执行标准不断改进和提高,政府和企业的监管力度不断加大,科学技术和工程研究不断加强,然而近年来尾矿库溃坝事故仍旧呈不断增长的趋势。


国际大坝委员会(ICOLD)【ICOLD大坝边坡稳定性分析指南】的数据库显示,自从1910年以来,已有数百座尾矿坝发生破坏。过去四十年世界各地报告了尾矿坝发生的溃坝事故。而在近年来,世界范围内尾矿坝溃坝的发生频率和严重程度不断增加,例如2022年3月27日山西省一座坝高50m的尾矿坝发生了溃坝【一尾矿坝发生了溃坝事故(Tailing Dam Collapse)】。根据世界尾矿库破坏数据库的统计数据,与 2000-2009年相比,2010-2019 年的破坏和死亡人数均显著增加。因此尾矿坝的建设和控制目前是世界各地矿业公司和政府机构关注的安全和环境问题,有必要完善尾矿坝的规划、设计、建设、运营、维护和监测,以防止未来发生此类灾害。


在这种大背景下,为了增强对尾矿坝稳定性的信心,我们对现状尾矿坝的稳定性进行了重新评估。本次尾矿坝的稳定性评估是一个回顾性和比较性的研究,也就是说,我们没有作任何新的试验室试验、现场试验和现场监测,所有的推理和解释均基于过去完成的岩土工程勘察报告和尾矿坝稳定性分析报告。不过,我们采用了新的数据解释方法和分析方法,代表着尾矿坝稳定性评估的最新动向。


3. 报告总结

(1) 分析了尾矿坝破坏的普遍原因,其中由于各种原因导致的溢流问题是尾矿坝溃坝最直接的原因。

(2) 回顾了国际和国内尾矿坝设计和施工标准,特别强调了尾矿坝的最小安全系数。

(3) 对尾矿坝溃坝案例进行了工程类比研究,选择了7个典型的尾矿坝案例,它们是:Stava(1985), Merriespruit (1994), Aznalcollar (1998), Mount Polly (2014), Cadia (2018), Brumadinho (2019)和Jagersfontein (2022)。

(4) 分析了静态液化的可能性,包括静态液化的触发因素,机理解释,静态液化后果,减轻流动液化的措施,静态液化模拟以及非排干脆性断裂。

(5) 基于标准贯入试验(SPT)的液化评价,使用先进的地层解释和液化评价方法对尾矿坝进行了液化评价,强调了液化强度比。此外,在过去的报告中,经常提及Duncan-Chang模型参数,尽管目前的评估没有使用Duncan-Chang模型,但使用了先进的方法拟合了Duncan-Chang模型的参数【Duncan-Chang双曲线模型的材料参数(Hyperbolic Material Model)】。

(6) 对三个最重要的现场监测指标进行了分析,包括浸润线在线监测和人工监测的比较以及浸润线和地下水位的统计方法,尽管我们目前没有进行浸润线的概率分析;孔隙水压力观测数据导入稳定性分析模型;位移数据分析。

(7) 最后进行了尾矿坝的静态和动态稳定性分析,在计算剖面的选择、模型建立和计算方法确定的情况下,首先进行了没有地震载荷的尾矿坝稳定性分析,然后进行了地震载荷的伪静态分析、临界地震系数分析和Newmark位移分析。

Newmrk位移分析

4. 结束语

由于实测的地下水位很低,流动性不大,感觉作渗流分析的意义不大,因此在目前的分析中,地下水位以实测水位来考虑进行有效应力分析。

极限平衡方法仍然是目前尾矿坝稳定性分析推荐的方法,以安全系数作为评价指标。事实上,很容易进行全耦合的应力-应变分析,因为建立的模型可以直接导入到RS2和Plaxis中进行计算。



来源:计算岩土力学
断裂岩土材料控制试验
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:2023-10-25
最近编辑:10月前
计算岩土力学
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