尾礦堆積壩及尾礦堆積壩的巖土工程勘察課件

36、“不可能”這個(gè)字(法語是一個(gè)字)，只在愚人的字典中找得到。--拿破侖。37、不要生氣要爭(zhēng)氣，不要看破要突破，不要嫉妒要欣賞，不要托延要積極，不要心動(dòng)要行動(dòng)。38、勤奮，機(jī)會(huì)，樂觀是成功的三要素。(注意：傳統(tǒng)觀念認(rèn)為勤奮和機(jī)會(huì)是成功的要素，但是經(jīng)過統(tǒng)計(jì)學(xué)和成功人士的分析得出，樂觀是成功的第三要素。39、沒有不老的誓言，沒有不變的承諾，踏上旅途，義無反顧。40、對(duì)時(shí)間的價(jià)值沒有沒有深切認(rèn)識(shí)的人，決不會(huì)堅(jiān)韌勤勉。尾礦堆積壩及尾礦堆積壩的巖土工程勘察尾礦堆積壩及尾礦堆積壩的巖土工程勘察36、“不可能”這個(gè)字(法語是一個(gè)字)，只在愚人的字典中找得到。--拿破侖。37、不要生氣要爭(zhēng)氣，不要看破要突破，不要嫉妒要欣賞，不要托延要積極，不要心動(dòng)要行動(dòng)。38、勤奮，機(jī)會(huì)，樂觀是成功的三要素。(注意：傳統(tǒng)觀念認(rèn)為勤奮和機(jī)會(huì)是成功的要素，但是經(jīng)過統(tǒng)計(jì)學(xué)和成功人士的分析得出，樂觀是成功的第三要素。39、沒有不老的誓言，沒有不變的承諾，踏上旅途，義無反顧。40、對(duì)時(shí)間的價(jià)值沒有沒有深切認(rèn)識(shí)的人，決不會(huì)堅(jiān)韌勤勉。尾礦堆積壩及尾礦堆積壩的巖土工程勘察尾礦堆積壩及尾礦堆積壩的穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)中冶沈勘秦皇島工程技術(shù)有限公司顧問總工任寶珍各位領(lǐng)導(dǎo)、專家及同行，上午好！我是中冶沈勘秦皇島工程技術(shù)有限公司的顧問總工任寶珍，今天，我有幸受會(huì)議組委會(huì)之約參加本次會(huì)議，感到非常榮幸，在此向組委會(huì)領(lǐng)導(dǎo)表示感謝。由于體制的原因，記得在上世紀(jì)60年代，作為勘察單位，僅僅為尾礦庫的設(shè)計(jì)提供工程地質(zhì)資料。改革開放后，在上世紀(jì)70年代末，勘察單位才有機(jī)會(huì)涉入尾礦壩的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。1980年年底，我們首次將有限單元法運(yùn)用于大石河尾礦壩的穩(wěn)定性分析，繼而真正的完成了由工程地質(zhì)勘察向巖土工程體制的轉(zhuǎn)化。中冶沈勘秦皇島工程技術(shù)有限公司是原中冶集團(tuán)秦皇島冶金設(shè)計(jì)研究總院經(jīng)改制劃入中冶沈勘的巖土工程公司。本公司是持有巖土工程勘察及礦山設(shè)計(jì)（含尾礦庫設(shè)計(jì)）甲級(jí)資質(zhì)，具有獨(dú)立法人的勘察設(shè)計(jì)單位。近十幾年來在尾礦庫安全穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)方面進(jìn)行了大量的工作。36、“不可能”這個(gè)字(法語是一個(gè)字)，只在愚人的字典中找得1尾礦堆積壩及尾礦堆積壩的巖土工程勘察課件2尾礦堆積壩及尾礦堆積壩的巖土工程勘察課件3尾礦堆積壩及尾礦堆積壩的巖土工程勘察課件4尾礦堆積壩及尾礦堆積壩的巖土工程勘察課件512尾礦庫失事案例3尾礦堆積壩穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)4尾礦庫的基礎(chǔ)知識(shí)尾礦庫的安全度12尾礦庫失事案例3尾礦堆積壩穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)4尾礦庫的基礎(chǔ)61尾礦庫的基礎(chǔ)知識(shí) 金屬或非金屬礦山的礦石，經(jīng)采、選后，將產(chǎn)出數(shù)量巨大的“廢渣”，被稱之尾礦。這些尾礦，不僅數(shù)量巨大，一方面含有暫時(shí)不能回收的礦物質(zhì)，隨意的排放，會(huì)造成資源浪費(fèi)，而且會(huì)大面積的破壞農(nóng)田，阻塞河道，污染環(huán)境。因此，必須采取措施，妥善處理。為處理尾礦所建設(shè)的設(shè)施系統(tǒng)，稱作尾礦設(shè)施。 尾礦設(shè)施由以下幾部分組成： （1）尾礦水力輸送系統(tǒng)：包括尾礦濃縮池、尾礦輸送管道（槽）、輸送泵站和分散放礦管（槽）； （2）尾礦回水系統(tǒng)：包括回水泵站、回水管道等； （3）尾礦堆存系統(tǒng)：簡(jiǎn)稱尾礦庫。包括初期壩、堆積壩、排水（井）槽。以堆存尾礦、排放洪水及回水。 【條文2.0.2尾礦庫】筑壩攔截谷口或圍地構(gòu)成的用以貯存尾礦的場(chǎng)所。堆存赤泥的常稱為堆場(chǎng)。 我們常見的尾礦庫有山谷型尾礦庫、平地型尾礦庫、傍山型尾礦庫及截河型尾礦庫。尤以山谷型尾礦庫為多。1尾礦庫的基礎(chǔ)知識(shí)7尾礦堆積壩及尾礦堆積壩的巖土工程勘察課件8尾礦堆積壩及尾礦堆積壩的巖土工程勘察課件9尾礦堆積壩及尾礦堆積壩的巖土工程勘察課件10尾礦庫名詞注釋全庫容:尾礦壩某標(biāo)高頂面、下游坡面及庫底面所圍的容積，包括有效庫容、死水庫容、蓄水庫容、調(diào)洪庫容和安全庫容五部分。設(shè)計(jì)最終堆積高程時(shí)的全庫容稱為總庫容。尾礦庫名詞注釋全庫容:尾礦壩某標(biāo)高頂面、下游坡面及庫底面所圍11尾礦壩名詞注釋初期壩:用土石材料筑成的，作為堆積壩的排滲或支撐體的壩。尾礦堆積壩:生產(chǎn)過程中在初期壩壩頂以上用尾礦沖積堆筑而成的壩。尾礦壩:擋尾礦和水的尾礦庫外圍構(gòu)筑物，常泛指初期壩和尾礦堆積壩的總體。沉積灘:尾礦沖積形成的沉積體的表層。其露出水面的部分稱為干灘或干面灘。灘長(zhǎng)（干灘長(zhǎng)度）:由灘頂至庫內(nèi)水邊線的水平距離。設(shè)計(jì)最高洪水位時(shí)的灘長(zhǎng)稱最小灘長(zhǎng)。灘頂:沉積灘面與堆積壩外坡的交線，為沉積灘的最高點(diǎn)。浸潤(rùn)線:庫區(qū)內(nèi)的水體向下游方向滲流時(shí)，在壩體內(nèi)形成的自由水面線。尾礦壩名詞注釋初期壩:用土石材料筑成的，作為堆積壩的排滲或支122尾礦庫的安全度尾礦庫安全度分類：尾礦庫安全度主要根據(jù)尾礦庫防洪能力和尾礦壩壩體穩(wěn)定性確定，分為危庫、險(xiǎn)庫、病庫、正常庫四級(jí)。1）危庫：危庫指安全沒有保障，隨時(shí)可能發(fā)生垮壩事故的尾礦庫。危庫必須停止生產(chǎn)并采取應(yīng)急措施。a)尾礦庫調(diào)洪庫容嚴(yán)重不足，在設(shè)計(jì)洪水位時(shí)，安全超高和最小干灘長(zhǎng)度都不能滿足設(shè)計(jì)要求，將可能出現(xiàn)洪水漫頂；b)排洪系統(tǒng)嚴(yán)重堵塞或坍塌，不能排水或排水能力急劇降低；c)排水井顯著傾斜，有倒塌的跡象；d)壩體出現(xiàn)貫穿性橫向裂縫，出現(xiàn)較大范圍管涌、流土變形，壩體出現(xiàn)深層滑動(dòng)現(xiàn)象；e)經(jīng)驗(yàn)算，壩體抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)小于規(guī)定值的0.95；f)其它嚴(yán)重危及尾礦庫安全運(yùn)行的情況。2）險(xiǎn)庫險(xiǎn)庫指安全設(shè)施存在嚴(yán)重隱患，若不及時(shí)處理將會(huì)導(dǎo)致垮壩事故的尾礦庫。險(xiǎn)庫必須立即停產(chǎn)，排除險(xiǎn)情。2尾礦庫的安全度尾礦庫安全度分類：尾礦庫安全度主要根據(jù)尾礦庫13

a)尾礦庫調(diào)洪庫容不足，在設(shè)計(jì)洪水位時(shí)安全超高和最小干灘長(zhǎng)度均不能滿足設(shè)計(jì)要求；

b)排洪系統(tǒng)部分堵塞或坍塌，排水能力有所降低，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求；

c)排水井有所傾斜；

d)壩體出現(xiàn)淺層滑動(dòng)現(xiàn)象；壩體出現(xiàn)大面積縱向裂縫，出現(xiàn)較大范圍滲透水高位出逸，出現(xiàn)大面積沼澤化；

e)經(jīng)驗(yàn)算，壩體抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)小于規(guī)定值的0.98；

f)其它危及尾礦庫安全運(yùn)行的情況。a)尾礦庫調(diào)洪庫容不足，在設(shè)計(jì)洪水位時(shí)安全超高和最小干14

3）病庫病庫指安全設(shè)施不完全符合設(shè)計(jì)規(guī)定，但符合基本安全生產(chǎn)條件的尾礦庫。病庫應(yīng)限期整改。尾礦庫有下列工況之一的為病庫：

a)尾礦庫調(diào)洪庫容不足，在設(shè)計(jì)洪水位時(shí)不能同時(shí)滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的安全超高和最小干灘長(zhǎng)度的要求；

b)排洪設(shè)施出現(xiàn)不影響安全使用的裂縫、腐蝕或磨損；

c)經(jīng)驗(yàn)算，壩體抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)滿足規(guī)定值，但部分高程上堆積邊坡過陡，可能出現(xiàn)局部失穩(wěn)；

d)浸潤(rùn)線位置局部過高，有滲透水出逸，壩面局部出現(xiàn)沼澤化；

e)壩面局部出現(xiàn)縱向或橫向裂縫；

f)壩面未設(shè)置排水溝，沖蝕嚴(yán)重，形成較大的沖溝；壩端無截洪溝，山坡雨水沖刷壩肩；堆積壩外坡未覆土、植被；

g)其它不影響尾礦庫基本安全生產(chǎn)條例的非正常情況。3）病庫154）正常庫尾礦庫同時(shí)能滿足下列工況為正常庫：

a)尾礦庫在設(shè)計(jì)洪水位時(shí)能同時(shí)滿足設(shè)計(jì)所規(guī)定的安全超高和最小干灘長(zhǎng)度的要求；

b)排水系統(tǒng)各構(gòu)筑物符合設(shè)計(jì)要求，工況正常；

c)尾礦壩穩(wěn)定安全系數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求；

d)壩體滲流控制滿足要求，運(yùn)行正常。4）正常庫163尾礦庫失事案例尾礦庫是一個(gè)具有高勢(shì)能的人造泥石流的危險(xiǎn)源。事實(shí)一再表明，尾礦庫一旦失事，必將對(duì)下游人民的生命財(cái)產(chǎn)造成嚴(yán)重的損失。

尾礦庫事故的原因大概有以下幾種原因：

1）由于洪水而發(fā)生的事故

2）壩體失穩(wěn)而發(fā)生的事故

3）因滲流破壞而發(fā)生的事故4）因排洪設(shè)施損壞發(fā)生的事故3尾礦庫失事案例尾礦庫是一個(gè)具有高勢(shì)能的人造泥石流的危險(xiǎn)源。17由于洪水而發(fā)生的事故美國(guó)布法羅河煤泥庫：

1972年2月23日已連續(xù)降雨3天，至降雨量達(dá)94mm，庫內(nèi)水位急劇上漲，水位高于壩頂標(biāo)高2m，上游壩體出現(xiàn)縱向裂縫，繼而壩坡產(chǎn)生大滑動(dòng)。塌滑體沖擊中庫，中庫泥漿沖高壩頂4m，進(jìn)入下游庫內(nèi)，將下游壩體沖開寬15m，深7m的缺口，使庫內(nèi)48萬m3的煤泥漿在15分鐘內(nèi)全部泄空。 布法羅河煤泥庫潰壩事故，造成125人死亡，4000多人無家可歸，沖毀橋梁9座，一段公路，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)6200多萬美元。由于洪水而發(fā)生的事故美國(guó)布法羅河煤泥庫：18牛角垅尾礦庫：

位于湖南省郴州地區(qū)的牛角垅尾礦庫為一山谷型尾礦庫。1985年8月25日郴州地區(qū)連降暴雨，雨量達(dá)429.8mm，為數(shù)百年一遇特大洪水。由于洪水超標(biāo)，大量泥石流下泄，庫內(nèi)水位上漲，洪水漫頂，壩體全部沖毀。尾礦流失100萬噸。49人死亡，沖毀房屋39間，輸電、通訊線路8km，公路7.3km，直接經(jīng)濟(jì)損失1300萬元。牛角垅尾礦庫：19巋美山尾礦庫：

位于江西省贛州地區(qū)的巋美山尾礦庫，1960年8月27日，洪水漫頂造成潰壩。潰壩之前連續(xù)降雨16小時(shí)，雨量達(dá)136mm，排水斜槽被泥沙覆蓋，泄流不足，洪水漫頂，壩體潰決，千畝良田毀于一旦。巋美山尾礦庫：20壩體失穩(wěn)而發(fā)生的事故火谷都尾礦庫：

位于云南省紅河州境內(nèi)的火谷都尾礦庫，距個(gè)舊市城區(qū)僅6km。原設(shè)計(jì)為土石混合壩?；鸸榷嘉驳V庫.dwg第一期工程為土壩，設(shè)計(jì)壩高18m，實(shí)際施工降低5m，即于1958年8月投入運(yùn)行，第一期施工質(zhì)量良好。至1959年底，庫水位距壩頂相差3.2m，庫容將近滿庫。為了維持生產(chǎn)，1960年全年在土壩壩體內(nèi)坡分5層填筑了一座6.7m的臨時(shí)小壩。筑壩與放礦同時(shí)進(jìn)行，大部分填土沒有很好夯實(shí)，筑壩質(zhì)量很差。1960年12月修建二期土壩，外坡為1:1.5、1:1.6、1:1.75；內(nèi)坡1:1.5。1961年5月在沒有對(duì)臨時(shí)小壩進(jìn)行工程地質(zhì)勘察的情況下，決定將二期土壩壓在臨時(shí)小壩之上?？倝胃哌_(dá)29m。壩體失穩(wěn)而發(fā)生的事故火谷都尾礦庫：21施工期間，臨時(shí)小壩后坡曾有漏水現(xiàn)象，在臨時(shí)小壩后建有1座5-9m高的毛石擋土墻。二期土壩完工不久，1962年3月曾在壩頂發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)84m縱向裂縫，后進(jìn)行了換填處理。施工期間，臨時(shí)小壩后坡曾有漏水現(xiàn)象，在臨時(shí)小壩后建有1座5-22 1962年9月20日雨中發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)12m的裂縫2條。9月26日發(fā)生潰壩，決口113m，深14m。造成171人死亡，92人受傷，11個(gè)村寨和1個(gè)農(nóng)場(chǎng)被毀，8200畝農(nóng)田和575間房屋被沖毀，受災(zāi)13970人。是我國(guó)最嚴(yán)重的尾礦庫潰壩事故。 事故原因：臨時(shí)小壩壩基為尾礦和礦泥，壩體內(nèi)坡過陡，壩體處于飽和狀態(tài)。最終導(dǎo)致向庫內(nèi)滑動(dòng)，壩體潰壩。 1962年9月20日雨中發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)12m的裂縫2條。9月26日23鎮(zhèn)安金礦尾礦庫：

鎮(zhèn)安金礦位于陜西省商洛市鎮(zhèn)安縣境內(nèi)，是一個(gè)山谷型尾礦庫。原設(shè)計(jì)初期壩高20m，上游法尾礦筑壩。該庫尾礦顆粒較細(xì)，小于200目以下顆粒占90%以上，堆積壩坡比1：5，并設(shè)排水設(shè)施。堆積高度16m，總壩高36m。1993年投入運(yùn)行，在生產(chǎn)中改為土石料筑后期壩。鎮(zhèn)安金礦尾礦庫：24下游壩坡1：1.5，未經(jīng)論證、設(shè)計(jì)。擅自加高、擴(kuò)容，壩高達(dá)50m。2006年4月，又在第三期子壩向庫內(nèi)推進(jìn)10m，修筑第四期子壩，高4m。4月30日18時(shí)24分突發(fā)壩體失穩(wěn)，造成17人失蹤，傷5人，沖毀民房76間，流失的氰化物嚴(yán)重的污染了環(huán)境。下游壩坡1：1.5，未經(jīng)論證、設(shè)計(jì)。擅自加高、擴(kuò)容，壩高達(dá)525因滲流破壞而發(fā)生的事故黃梅山（金山）尾礦庫：

該庫位于安徽省馬鞍山市，隸屬黃梅山鐵礦。1980年投入運(yùn)行，上游法筑壩，初期壩壩高6m，為均質(zhì)土壩。發(fā)生事故時(shí)，總壩高21.7m。 由于庫內(nèi)縱深僅150m，為保證澄清距離，尾礦庫經(jīng)常在高水位運(yùn)行狀態(tài)，干灘長(zhǎng)度僅20m。洪水期用子壩擋水，導(dǎo)致滲流破壞。1986年4月30日發(fā)生潰壩事故，造成19人死亡，95人受傷，2km以內(nèi)農(nóng)田被毀。因滲流破壞而發(fā)生的事故黃梅山（金山）尾礦庫：26因排洪設(shè)施損壞發(fā)生的事故栗西溝尾礦庫：

栗西溝尾礦庫位于陜西省華縣，隸屬于金堆城鉬業(yè)公司。該庫初期壩為透水堆石壩，壩高40.5m，上游法筑壩，尾礦堆積壩壩高124m，總壩高164.5m。該庫1983年10月投入運(yùn)行，1984年7月排洪隧洞開始泄洪。隨生產(chǎn)運(yùn)行，庫內(nèi)尾礦堆積逐年增高，隧洞漏水量逐漸增加，1988年4月6日漏水量達(dá)332.3m3/h。4月13日晚11點(diǎn)水面發(fā)生突降，14日凌晨庫面出現(xiàn)塌陷區(qū)，晚上9時(shí)發(fā)生第二個(gè)塌陷區(qū)。流失尾礦及水體1.366m3。嚴(yán)重的污染了栗裕河、麻坪河、石門溝、洛河、伊洛河及黃河的水質(zhì)。本次事故造成736畝耕地被淹，危及樹木235萬株，水井118眼，橋梁132座，涵洞14個(gè)，公路8.9m，死亡牲畜6885頭，沿河8800人飲水困難。因排洪設(shè)施損壞發(fā)生的事故栗西溝尾礦庫：27尾礦堆積壩安全與穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)

尾礦庫是一個(gè)具有高勢(shì)能的人造泥石流的危險(xiǎn)源。尾礦庫的失事將給人民帶來的巨大損失。通過對(duì)尾礦堆積壩失事的分析，我們知道，造成尾礦庫失事的原因除因?yàn)楹樗团藕樵O(shè)施涉及到防洪設(shè)計(jì)及排洪設(shè)施設(shè)計(jì)外，其它原因?yàn)閴误w失穩(wěn)和滲流破壞，屬于巖土工程范疇。在尾礦堆積壩巖土工程技術(shù)規(guī)范6.0.3條中規(guī)定：尾礦堆積壩的評(píng)價(jià)應(yīng)包括滲流穩(wěn)定性分析，靜力穩(wěn)定分析；在地震動(dòng)峰值加速度不小于0.1g，的地區(qū)還應(yīng)包括動(dòng)力穩(wěn)定性分析和液化穩(wěn)定分析。對(duì)尾礦堆積壩如何進(jìn)行滲流穩(wěn)定性分析，靜力穩(wěn)定性分析，動(dòng)力穩(wěn)定性分析及液化穩(wěn)定性分析，我們應(yīng)了解如下內(nèi)容：尾礦堆積壩安全與穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)尾礦庫是一個(gè)具有高勢(shì)能28尾礦堆積壩的沉積規(guī)律尾礦堆積壩安全穩(wěn)定評(píng)價(jià)適用規(guī)范剛體極限平衡法有限單元法尾礦堆積壩及尾礦堆積壩的巖土工程勘察課件29尾礦堆積壩的沉積規(guī)律

尾礦是金屬或非金屬礦山的礦石經(jīng)采、選后，將產(chǎn)出數(shù)量巨大的“廢渣”，是經(jīng)過研磨后通過水力輸送的方式送至尾礦庫的物質(zhì)。尾礦可根據(jù)其粒度成分和塑性指數(shù)確定其類別和名稱，尾礦的性狀可根據(jù)其分類參照國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中相應(yīng)土類的性狀進(jìn)行描述。對(duì)燒結(jié)法赤泥除按表3.0.5分類外還可根據(jù)其固化程度劃分為固化、半固化和未固化。其分類采用了工程地質(zhì)的分類標(biāo)準(zhǔn)。我們必須強(qiáng)調(diào)，由于尾礦沉積是通過人工水力輸送進(jìn)入尾礦庫的。其沉積規(guī)律與大自然形成的土類，無論在規(guī)模、搬運(yùn)的距離等都是不可同日而語的。因此，尾礦材料的性質(zhì)與天然材料之間又有很大的不同。尾礦堆積壩的沉積規(guī)律尾礦是金屬或非金屬礦山的礦石經(jīng)采30尾礦堆積體的沉積規(guī)律

在宏觀上看，基本上符合水流浹砂運(yùn)行規(guī)律。通常情況表現(xiàn)為：隨著距離堆積壩壩頂越遠(yuǎn)，尾礦顆粒逐漸變細(xì)，即由尾粗砂、尾中砂、尾細(xì)砂、尾粉砂、尾粉土、尾粉質(zhì)粘土、尾粘土變化；尾礦粉通過水力輸送的方式，經(jīng)放礦管從堆積壩壩頂放礦進(jìn)入尾礦庫。尾礦漿將以扇形向尾礦池內(nèi)擴(kuò)散。隨著距放礦口距離的加大，尾礦漿的夾砂能力迅速減弱，尾礦物逐漸沉積。尾礦顆粒隨距尾礦放礦口距離加長(zhǎng)，由粗變細(xì)。由于尾礦漿濃度較大，而且隨放礦中水的下滲，浹砂能力迅速減弱，在水流中的旋移質(zhì)顆粒和推移質(zhì)很快沉積，造成分選性很差，并且多個(gè)放礦口分散排放，礦漿沉積相互交錯(cuò)，相互影響，形成交錯(cuò)層理，在尾礦砂中夾有多層尾礦泥的薄層，在尾礦泥中又夾有多層的尾礦砂層。尾礦堆積體的沉積規(guī)律在宏觀上看，基本上符合水流浹砂運(yùn)31尾礦堆積壩的沉積規(guī)律另外，尾礦堆積體是隨著選礦生產(chǎn)，隨時(shí)堆積的。因此，埋藏于深層的尾礦土，沉積時(shí)間長(zhǎng)，淺層的尾礦土沉積時(shí)間短。從而造成其固結(jié)程度很大不同。在深層，其固結(jié)度較高，土質(zhì)較密實(shí)，反之，在淺層，其固結(jié)度較差，土質(zhì)較松散。在深層超孔隙水壓力較小，在淺層超孔隙水壓力較高。按尾礦土的類別看，細(xì)粒尾礦土，特別是尾礦泥固結(jié)程度較差且有較高的超孔隙水壓力。由于尾礦土特殊的沉積環(huán)境，在尾礦砂層中夾有多層的尾礦土薄層，在尾礦土層中夾有多層的尾礦砂。所以其滲透性，在垂直與水平兩個(gè)方向上，有很大的差異，通常垂直滲透系數(shù)小于水平滲透系數(shù)。尾礦堆積壩的沉積規(guī)律另外，尾礦堆積體是隨著選礦生產(chǎn)，32尾礦堆積壩的沉積規(guī)律

在北方高寒地區(qū)，由于尾礦堆積壩加高過快，分布不均的永凍層是不容忽視的。永凍層的存在，是造成滲流破壞和失穩(wěn)的潛在因素。總而言之，尾礦堆積體的沉積規(guī)律是受多種因素所制約，如尾礦漿的漿液濃度、組成，放礦的位置、間距、延續(xù)時(shí)間以及各放礦口的布局，干灘的坡度、長(zhǎng)度等。從微觀上分析，缺少規(guī)律性。在同一剖面上，很難準(zhǔn)確地將各種地層區(qū)分開來。因此，尾礦堆積壩只能進(jìn)行概化分區(qū)，概化分區(qū)是建立在綜合分析各種勘察手段測(cè)試成果基礎(chǔ)上，按尾礦土的分類及物理力學(xué)性質(zhì)加權(quán)歸一形成的。尾礦堆積壩的沉積規(guī)律在北方高寒地區(qū)，由于尾礦堆積壩加33尾礦堆積壩安全穩(wěn)定評(píng)價(jià)適用規(guī)范1、安全穩(wěn)定性評(píng)價(jià)現(xiàn)行規(guī)范及規(guī)程；（1）《尾礦庫安全技術(shù)規(guī)程》AQ2006-2005（政府部門頒發(fā)）（2）《選礦廠尾礦設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》ZBJ1-90（行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，一直延用，未做修改）（3）《尾礦堆積壩巖土工程技術(shù)規(guī)范》GB50547-2010（新實(shí)施的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)）（4）《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274-2001）（水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）尾礦堆積壩安全穩(wěn)定評(píng)價(jià)適用規(guī)范1、安全穩(wěn)定性評(píng)價(jià)現(xiàn)行規(guī)范及規(guī)34剛體極限平衡法1、瑞典圓弧法：

剛體極限平衡法1、瑞典圓弧法：35式中：W-土條重量Q,V-分別為水平和垂直地震慣性力（向上為正，向下為負(fù)）；u-作用于土條底面的孔隙水壓力；α-條塊重力線與通過此條塊底面中點(diǎn)的滑弧半徑夾角；b-土條寬度；c',φ'-土條底面的有效應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo)；Mc-水平地震力對(duì)滑弧圓心的力矩；R-滑弧半徑。式中：W-土條重量36瑞典圓弧滑動(dòng)法（簡(jiǎn)稱瑞典圓弧法或費(fèi)倫紐斯法）是由瑞典人1916年提出的，后經(jīng)費(fèi)倫紐斯、泰勒等人不斷完善，形成目前采用的計(jì)算方法。其基本概念是：除假定滑裂面為一個(gè)圓柱面外，還假定不考慮土條間的相互作用力，也不考慮土體本身的變形，更不計(jì)入圓柱體兩側(cè)施加于滑動(dòng)體的力。瑞典圓弧法安全系數(shù)的定義為：每一土體在滑裂面上所能提供的抗滑力矩之和與滑動(dòng)土體在滑裂面上所產(chǎn)生的滑動(dòng)力矩之和的比值。由于不考慮土條間的相互作用力，每一個(gè)土條力的平衡條件是不能滿足的，對(duì)每一個(gè)土條的力矩平衡也沒有滿足。瑞典圓弧法僅力矩平衡考慮了滑動(dòng)土體的整體條件。因此計(jì)算結(jié)果，將會(huì)帶來誤差。資料顯示，一般求出的安全系數(shù)偏低10%-20%，而且這種誤差滑裂面圓心角的增大和孔隙水壓力的增大而增大。從公式我們可以看出，瑞典圓弧法是針對(duì)凝聚性土類組成的均質(zhì)土或非均質(zhì)土土坡進(jìn)行安全計(jì)算的簡(jiǎn)單實(shí)用方法。瑞典圓弧滑動(dòng)法（簡(jiǎn)稱瑞典圓弧法或費(fèi)倫紐斯法）是由瑞典372、畢曉普法：畢曉普將土坡的安全系數(shù)k定義為沿整個(gè)滑動(dòng)面的抗剪強(qiáng)度τf與實(shí)際產(chǎn)生的剪應(yīng)力τ之比。2、畢曉普法：畢曉普將土坡的安全系數(shù)k定義為沿整個(gè)滑38畢曉普考慮土條條間力的相互作用，根據(jù)每一土條垂直方向力的平衡條件：按照安全系數(shù)定義及摩爾-庫倫準(zhǔn)則，求得土條底部總法向力為：式中畢曉普考慮土條條間力的相互作用，根據(jù)每一土條垂直方向力的平衡39將上述公式代入、整理，并假設(shè)土條間切向力均可略去不計(jì)，公式則可簡(jiǎn)化成：當(dāng)極限平衡時(shí)，各土條對(duì)圓心的力矩之和應(yīng)當(dāng)為0，因此得將上述公式代入、整理，并假設(shè)土條間切向力均可略去不計(jì)，公式則40

在畢曉普法中，我們可以看到，畢曉普在公式推導(dǎo)中做了幾個(gè)假定：即假定土條之間的相互作用力是水平的，土條本身力的平衡是建立在同一安全系數(shù)條件下的。與瑞典圓弧法相比，不僅僅考慮了相對(duì)于圓心的力矩平衡，也考慮了土條本身力的平衡。在畢曉普法中，我們可以看到，畢曉普在公式推導(dǎo)中做了幾個(gè)假41

計(jì)算時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)αì為某一負(fù)值時(shí)，即會(huì)造成利用畢曉普法出現(xiàn)分母為0的結(jié)果。因此，對(duì)滑弧中可能出現(xiàn)倒角情況時(shí)就不能采用了.上面我向大家介紹了瑞典圓弧法和畢曉普法。在規(guī)范中還提出了摩根斯坦-普萊斯法和滑楔法非圓弧滑動(dòng)穩(wěn)定計(jì)算方法。計(jì)算時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)αì為某一負(fù)值時(shí)，即會(huì)造成利用畢曉普法出42有限單元法1、有限單元法的基本原理：有限單元法是把一個(gè)連續(xù)體或連續(xù)區(qū)域離散化為有限個(gè)單元體的集合體來進(jìn)行研究的。引用變分原理，對(duì)研究問題建立模式，推導(dǎo)近似解的一組方程，最后歸結(jié)為求解大量聯(lián)立方程的計(jì)算。因此，可以把有限單元法概括為劃分單元體來模擬實(shí)際物體，計(jì)算各種物理量的分布狀態(tài)。2有限單元法的控制方程：有限單元法控制方程的推導(dǎo)與建立是基于以下假定：土體是宏觀的各項(xiàng)同性體土體的變形是微小的應(yīng)力、應(yīng)變拉應(yīng)力為正。靜力有限單元法的基本方程為：1）土體靜力平衡方程2）土體物理方程（本構(gòu)方程）3）土體幾何方程有限單元法1、有限單元法的基本原理：43土體靜力平衡方程式中：ρ土體的天然密度g重力加速度土體靜力平衡方程式中：ρ土44

土體的物理方程式中：E土體的變形模量

土體泊松比

μ土體的物理方程μ45土體的幾何方程描述土體應(yīng)變分量εx、εy、εz、γxy、γxz、γzy與位移分量u、v、w之間數(shù)學(xué)表達(dá)式為幾何方程土體的幾何方程描述土體應(yīng)變分量εx、εy、εz、γxy、γx46

由土體的平衡方程、物理方程、幾何方程組成了有限單元法的基本方程。它表述了彈性體應(yīng)力、應(yīng)變及位移的基本關(guān)系。但是，外力與這些物理量之間是什么關(guān)系？大家都知道，任何彈性體在荷載作用下都要產(chǎn)生變形。而在荷載作用點(diǎn)處都會(huì)發(fā)生變位，因此，物體在變形的過程中，荷載做了“外力功”。在物體的彈性范圍內(nèi)，當(dāng)荷載增加時(shí)，“外力功“將會(huì)以能量的形式全部存儲(chǔ)在物體內(nèi)，這一能量就被稱為彈性變形能，又稱變形位能。假定彈性體在外力作用下，發(fā)生了”虛位移“，外力在虛位移上所做的功（虛功）將儲(chǔ)存于整個(gè)彈性體內(nèi)。即為應(yīng)力在虛應(yīng)變上所做功的集合。外力在虛位移上所做功為：；在彈性體單位體積內(nèi)，應(yīng)力在應(yīng)變上的虛功為；在整個(gè)彈性體內(nèi)，應(yīng)力在虛應(yīng)變上所存儲(chǔ)的虛功為由土體的平衡方程、物理方程、幾何方程組成了有限單元法47所以這就是彈性力學(xué)中的虛功原理。土體的有限元的架構(gòu)方程就是依據(jù)土體的平衡方程、土體的物理方程（本構(gòu)方程）、幾何方程作為基本方程建立起的。通過引進(jìn)虛功原理，解決了將外力作用在土體單元上的問題。所謂進(jìn)行彈性體的離散化，就是將一個(gè)物體劃分為有限多個(gè)僅結(jié)點(diǎn)相互聯(lián)系的單元體。也就是在結(jié)點(diǎn)上只能作用有力，而沒有彎矩。外力必須分配在結(jié)點(diǎn)上。體力也將被分配在單元體的結(jié)點(diǎn)上。上面，我講的有限單元法，對(duì)土體而言，為總應(yīng)力法的有限單元分析。對(duì)土體，還應(yīng)考慮土體中孔隙水壓力的存在。所以48運(yùn)用有效應(yīng)力法，更能表述土體的受力與變形特征。在運(yùn)用有效應(yīng)力法進(jìn)行有限元計(jì)算，需要將土的有效應(yīng)力原理及孔隙流體的平衡方程運(yùn)用有效應(yīng)力法，更能表述土體的受力與變形特征。在運(yùn)用有效應(yīng)力493尾礦堆積壩穩(wěn)定分析中的有限單元法：在《尾礦堆積壩巖土工程技術(shù)規(guī)范》GB50547-2010（新實(shí)施的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)）【條文6.0.9】中規(guī)定：尾礦堆積壩的靜力穩(wěn)定性分析宜采用計(jì)及條塊間作用力的簡(jiǎn)化畢肖普法，也可采用不計(jì)條塊間作用力的瑞典圓弧法。對(duì)1級(jí)至3級(jí)堆積壩尚宜選用適宜的模型進(jìn)行二維或三維有限元法的應(yīng)力應(yīng)變分析。目前，在市場(chǎng)上使用的有限單元法計(jì)算程序很多，我們之所以要了解有限單元法的基本原理，就是要避免我們使用程序的盲目性。1）試驗(yàn)表明，土作為一種不同于其它彈性體，具有自身特有的本構(gòu)模型。目前資料顯示有非線性彈性模型、彈塑模型。非線性彈性模型在有限單元法計(jì)算中是較常用的模型。3尾礦堆積壩穩(wěn)定分析中的有限單元法：50土的彈性非線性模型是由鄧肯（Duncan)-張(Chang）提出的雙曲模型。土體常規(guī)三軸試驗(yàn)是在保持σ3不變的情況下，施加軸向應(yīng)力（σ1-σ3），只在一個(gè)方向施加，而在其他方向無應(yīng)力增量，由增量的廣義虎克定律，則可以求得增量廣義虎克定律的彈性參數(shù)。常規(guī)三軸試驗(yàn)，在在保持σ3不變的情況下，施加軸向應(yīng)力（σ1-σ3），并測(cè)出軸向應(yīng)變?chǔ)臿和體應(yīng)變?chǔ)舦。由體應(yīng)變又可以推出側(cè)向應(yīng)變?yōu)椋害舝=(εv-εa)/2。通過點(diǎn)繪（σ1-σ3）-εa曲線，康納（Kondner）等人發(fā)現(xiàn)，可以用雙曲線來擬合這些曲線。對(duì)于某一σ3,(σ1-σ3)-εa的關(guān)系可以表示成土的彈性非線性模型是由鄧肯（Duncan)-張(Ch51鄧肯-張又根據(jù)上述結(jié)果，導(dǎo)出了：當(dāng)εa0時(shí)經(jīng)整理，又引入初始切線模量的概念鄧肯-張又根據(jù)上述結(jié)果，導(dǎo)出了：52鄧肯-張又考慮到變形不可能無限大，提出一個(gè)偏應(yīng)力的限值，令：最后得出切線模量的表達(dá)式2）有限元計(jì)算，對(duì)于彈性體一般將彈性模量一次計(jì)入就可以得出物體在荷載作用下所產(chǎn)生的應(yīng)力、應(yīng)變、及變位了。對(duì)于土這種非線性彈性體，其彈性參數(shù)又于應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)的特殊狀況，計(jì)算就很復(fù)雜了。鄧肯-張又考慮到變形不可能無限大，提出一個(gè)偏應(yīng)力的限值，令：53①迭代法：迭代法是用修正勁度的方法（變勁度法）或保持勁度不變而用調(diào)整荷載的方法（常勁度法），重復(fù)試算逐漸逼近真實(shí)解，每次試算中，做一次線性有限元計(jì)算。目前，有割線迭代法、余量迭代法、初應(yīng)力迭代法、和初應(yīng)變迭代法。割線迭代法：假定非線性的全量應(yīng)力與全量應(yīng)變關(guān)系是已知的，因此與其相關(guān)的剛度關(guān)系也是已知的，此時(shí)的剛度為割線剛度，它所對(duì)應(yīng)的彈性參數(shù)為割線參數(shù)。如割線模量、割線泊松比。在有限元的計(jì)算中，先設(shè)定一組割線參數(shù)并將荷載一次作用于物體中，計(jì)算出第一次近似值（δ、σ、ε），然后將根據(jù)ε和σ的關(guān)系，計(jì)算出新的割線模量Es和割線泊松比μs。再將新的割線模量及割線泊松比代入公式進(jìn)行計(jì)算，直至收斂。請(qǐng)注意，采用割線迭代法使用的計(jì)算參數(shù)為割線參數(shù)。①迭代法：迭代法是用修正勁度的方法（變勁度法）或保持54②增量法：增量法全荷載分為若干級(jí)微小增量，逐級(jí)用有限元法進(jìn)行計(jì)算，求出該級(jí)之下的應(yīng)力、應(yīng)變、變形的增量。在計(jì)算中，假定材料的性質(zhì)不變。按上一級(jí)荷載的應(yīng)力、應(yīng)變、及本級(jí)荷載產(chǎn)生的應(yīng)力、應(yīng)變?cè)隽?，依?jù)非線性彈性體的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系，計(jì)算出下一級(jí)的計(jì)算剛度。這種方法，采用的是非線性彈性體切線模量。增量法計(jì)算，實(shí)際上是用分段的直線，與非線性彈性體的切線模量相逼近，用多級(jí)直線段來擬合σ~ε曲線。增量法計(jì)算有：基本增量法、中點(diǎn)增量法、增量迭代法?；驹隽糠ǎ河?jì)算首先將全荷載分為若干級(jí)的微小增量，劃分的級(jí)數(shù)越多，計(jì)算的精度越高。施加第一級(jí)荷載，按初始設(shè)定的應(yīng)力、應(yīng)變值，計(jì)算出初始的彈性參數(shù)。按初始的彈性參數(shù)，計(jì)算出第一級(jí)荷載情況下，產(chǎn)生的應(yīng)力、應(yīng)變及變形增量。而后，以第一級(jí)荷載產(chǎn)生的應(yīng)力、應(yīng)變?cè)隽繛閼?yīng)力、應(yīng)變值，計(jì)算彈性參數(shù)，作為下一級(jí)荷載的剛度計(jì)算參數(shù)進(jìn)行有限元計(jì)算，算出第二級(jí)荷載的應(yīng)力、應(yīng)變值的增量和第二級(jí)荷載增量后的應(yīng)力、應(yīng)變值。因此應(yīng)力、應(yīng)變值為依據(jù)，計(jì)算出第三級(jí)的彈性參數(shù)及剛度。②增量法：增量法全荷載分為若干級(jí)微小增量，逐級(jí)用有限元法進(jìn)行55進(jìn)行有限元計(jì)算，計(jì)算出第三級(jí)的應(yīng)力、應(yīng)變、變形的增量，同時(shí)計(jì)算出第三級(jí)荷載增量時(shí)的應(yīng)力、應(yīng)變、和變形。以此方法，逐級(jí)依次計(jì)算，最終計(jì)算出全荷載條件下的物體的應(yīng)力、應(yīng)變、變形值。中點(diǎn)增量法：由于基本增量法，用上一級(jí)荷載的應(yīng)力、應(yīng)變來計(jì)算下一級(jí)有限元計(jì)算中的彈性參數(shù)和剛度，所產(chǎn)生的誤差將會(huì)累積。中點(diǎn)增量法，將會(huì)減少這些誤差。中點(diǎn)增量法是建立在基本增量法基礎(chǔ)上的計(jì)算方法。其步驟是：首先按基本增量法計(jì)算各級(jí)荷載情況下的應(yīng)力、應(yīng)變值。而后，以﹛σ﹜＝﹙﹛σ﹜i-1+﹛σ﹜i)/2來計(jì)算彈性參數(shù)和剛度，再來計(jì)算該級(jí)荷載增量條件下的應(yīng)力、應(yīng)變、變形增量和應(yīng)力、應(yīng)變及變形。增量迭代法：該方法由于計(jì)算時(shí)間過長(zhǎng)，就不再論述。

進(jìn)行有限元計(jì)算，計(jì)算出第三級(jí)的應(yīng)力、應(yīng)變、變形56我要強(qiáng)調(diào)的是，采用增量法計(jì)算，選用的是切線模量。3）尾礦堆積壩有限單元法計(jì)算單元?jiǎng)澐郑涸凇段驳V堆積壩巖土工程技術(shù)規(guī)范》GB50547-2010（新實(shí)施的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)）【條文6.0.13】中規(guī)定，當(dāng)采用有限元法進(jìn)行壩體靜力或動(dòng)力的應(yīng)力應(yīng)變分析時(shí)，單元?jiǎng)澐殖龖?yīng)考慮概化尾礦分層界面外，還應(yīng)結(jié)合監(jiān)測(cè)成果考慮浸潤(rùn)線位置，荷載中還應(yīng)考慮滲透壓力；選擇的計(jì)算模型應(yīng)與試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)模型相對(duì)應(yīng)。 有限元法是一種工程數(shù)值計(jì)算方法，其核心就是將一連續(xù)體劃分為相互鉸接的單元。就單元體而言，是均質(zhì)的、各項(xiàng)同性的彈性體。因此，在單元?jiǎng)澐謺r(shí)，除概化尾礦分層界面外，浸潤(rùn)線也將改變單元的物理力學(xué)性質(zhì)。所以，必須考慮。 關(guān)于滲透壓力問題，我們知道，當(dāng)滲流水在土中流動(dòng)時(shí)，土骨架對(duì)孔隙水產(chǎn)生一阻力，該阻力即為滲透壓力。我要強(qiáng)調(diào)的是，采用增量法計(jì)算，選用的是切線模量。574)有限元計(jì)算成果分析：通過有限元計(jì)算，最終將會(huì)計(jì)算出各個(gè)單元中的應(yīng)力、應(yīng)變及各個(gè)結(jié)點(diǎn)的變位；計(jì)算出各單元的最大主應(yīng)力、最小主應(yīng)力、最大剪應(yīng)力；計(jì)算出σx、σy、τxy(對(duì)于平面應(yīng)變問題）；還可以給出應(yīng)力、應(yīng)變、的彩云圖。①我們通過計(jì)算出的各個(gè)結(jié)點(diǎn)的變位，可以評(píng)價(jià)、預(yù)測(cè)尾礦堆積壩的沉降量；②通過計(jì)算出的各個(gè)單元中的各方向的應(yīng)力等值線，掌握、預(yù)測(cè)尾礦堆積壩壩體值的應(yīng)力分布規(guī)律，找出易產(chǎn)生事故的應(yīng)力集中區(qū)，提出防范措施，預(yù)測(cè)加固效果；③通過各計(jì)算單元的強(qiáng)度和應(yīng)力狀態(tài)，可以計(jì)算出各單元的安全度繪出安全度等值線，可以分析出可能產(chǎn)生的最不利滑動(dòng)面。4)有限元計(jì)算成果分析：通過有限元計(jì)算，最終將會(huì)計(jì)算出各個(gè)單58尾礦堆積壩穩(wěn)定分析中幾點(diǎn)體會(huì)1、剛體極限平衡法：我們?cè)凇段驳V堆積壩巖土工程技術(shù)規(guī)范》GB50547-2010【條文6.0.9】中規(guī)定尾礦堆積壩的靜力穩(wěn)定性分析宜采用計(jì)及條塊間作用力的簡(jiǎn)化畢肖普法，也可采用不計(jì)條塊間作用力的瑞典圓弧法。對(duì)1級(jí)至3級(jí)堆積壩尚宜選用適宜的模型進(jìn)行二維或三維有限元法的應(yīng)力應(yīng)變分析。簡(jiǎn)化畢曉普法和瑞典圓弧法其共同性：滑動(dòng)體為剛體，土體已完成了固結(jié)變形。但對(duì)尾礦堆積壩而言，土體遠(yuǎn)沒有固結(jié)，在土的孔隙中，不僅存在有在地下水作用下的孔隙水壓力，而且還存在有固結(jié)過程的超靜水孔隙水壓力。所以，與其公式推導(dǎo)的初始假定是不相符的。因此，超孔隙水壓力對(duì)安全度的影響，還是個(gè)未知數(shù)。但是，可以肯定的是，采用有效應(yīng)力法計(jì)算安全系數(shù)與實(shí)際相比是偏大的。尾礦堆積壩穩(wěn)定分析中幾點(diǎn)體會(huì)1、剛體極限平衡法：我們?cè)凇段驳V59另外，土坡產(chǎn)生滑坡，基本上可分為推移性滑坡和牽引式滑坡。不管哪種形式的滑坡，都表現(xiàn)為下滑力與抗滑力的失衡。其安全系數(shù)表現(xiàn)為總抗滑力與下滑力的比值。對(duì)于不同的條塊而言，在總體中所起到的作用也是不相同的。在畢曉普法及摩根斯坦-普萊斯法公式推導(dǎo)中，都將每一條塊的抗滑力折減了一個(gè)相同的安全系數(shù)，顯然是不合理的。我在1987年曾經(jīng)對(duì)首鋼礦業(yè)公司新水村尾礦堆積壩用平面有限元進(jìn)行過計(jì)算，計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，各單元的安全度是不相同的，而且有一定的規(guī)律。體現(xiàn)出上部安全度較小，底部單元安全度偏大。關(guān)于有限單元法上個(gè)世紀(jì)70年代末期我國(guó)水利界在對(duì)小浪底土壩進(jìn)行穩(wěn)定性分析與計(jì)算時(shí)引進(jìn)了有限單元法。80年冶金部勘察研究總院及勘察研究所首次將有限元法用于大石河尾礦庫的穩(wěn)定性分析與安全評(píng)價(jià)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，各種各樣的有限元計(jì)算程序應(yīng)運(yùn)而生并被廣泛用于對(duì)現(xiàn)有尾礦堆積壩的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。在《尾礦堆積壩巖土工程技術(shù)規(guī)范》GB50547-2010中首次將有限單元法納入到規(guī)范中。但是，如何利用有限單元法對(duì)尾礦堆積壩穩(wěn)定性另外，土坡產(chǎn)生滑坡，基本上可分為推移性滑坡和牽引式滑坡。不管60進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)尚留有空間。這是亟待解決的課題。對(duì)尾礦堆積壩在1980年年底首次利用有限單元法對(duì)尾礦堆積壩進(jìn)行穩(wěn)定分析，到現(xiàn)在已有30年了。我曾在1987年對(duì)首鋼礦業(yè)公司新水村尾礦堆積壩提出過安全度加權(quán)平均法，評(píng)價(jià)尾礦堆積壩的安全性。在已故孫廣忠教授的碩士研究生魏全樂的論文中也進(jìn)行了闡述。到現(xiàn)在還沒有形成一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)在，隨著計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，我們已經(jīng)進(jìn)入了計(jì)算土力學(xué)的時(shí)代。然而，我們?cè)诩夹g(shù)理論上還停留在上世紀(jì)40年代到60年代的水平，這不能說不是一件遺憾的事情。目前，各種有限元計(jì)算程序充斥在市場(chǎng)上，今天，我之所以比較詳細(xì)的介紹了有限元中的不同計(jì)算方法，就是提醒大家，在計(jì)算時(shí)要了解你所選用的計(jì)算程序的適用條件。比如，當(dāng)采用迭代法時(shí)，應(yīng)選用割線模量，割線模量的實(shí)驗(yàn)是在全應(yīng)力條件下或在側(cè)向應(yīng)變?yōu)?的條件下求得的。當(dāng)采用增量法計(jì)算時(shí)應(yīng)采用切線模量，它可以在一般的三軸實(shí)驗(yàn)條件下求得。進(jìn)行分析、評(píng)價(jià)尚留有空間。這是亟待解決的課題。對(duì)尾礦堆積壩在61以上是我對(duì)尾礦堆積壩穩(wěn)定評(píng)價(jià)與分析的幾點(diǎn)體會(huì)，可能有很多錯(cuò)誤，請(qǐng)各位專家批評(píng)指正。

謝謝以上是我對(duì)尾礦堆積壩穩(wěn)定評(píng)價(jià)與分析的幾點(diǎn)體會(huì)，可能有很多錯(cuò)誤62尾礦堆積壩及尾礦堆積壩的巖土工程勘察課件63尾礦堆積壩及尾礦堆積壩的巖土工程勘察課件64尾礦堆積壩及尾礦堆積壩的巖土工程勘察課件65DiagramTitleAddYourTextAddYourTextAddYourTextAddYourTextAddYourTextAddYourTextDiagramTitleAddYourTextAddY66Diagram1ThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.3ThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.2ThemeGalleryisaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.Diagram1ThemeGalleryisaDesi67DiagramYourTextYourTextYourTextYourTextYourTextYourTextYourTextYourText2001200220032004DiagramYourTextYourTextYour68ProgressDiagramPhase1Phase2Phase3ProgressDiagramPhase1Phase269BlockDiagramTEXTTEXTTEXTTEXTTEXTTEXTTEXTTEXTBlockDiagramTEXTTEXTTEXTTEXTT70TableTable713-DPieChartText1Text2Text3Text4Text5Text63-DPieChartText1Text2Text3Te72MarketingDiagramAddYourTextAddYourTitlehereText1Text1Text1Text1MarketingDiagramAddYourText73themegalleryThankYou!themegalleryThankYou!74謝謝騎封篙尊慈榷灶琴村店矣墾桂乖新壓胚奠倘擅寞僥蝕麗鑒晰溶廷籮侶郎蟲林森-消化系統(tǒng)疾病的癥狀體征與檢查林森-消化系統(tǒng)疾病的癥狀體征與檢查11、越是沒有本領(lǐng)的就越加自命不凡?！囃?/p>

12、越是無能的人，越喜歡挑剔別人的錯(cuò)兒。——愛爾蘭

13、知人者智，自知者明。勝人者有力，自勝者強(qiáng)。——老子

14、意志堅(jiān)強(qiáng)的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。——歌德

15、最具挑戰(zhàn)性的挑戰(zhàn)莫過于提升自我?！~克爾·F·斯特利謝謝騎封篙尊慈榷灶琴村店矣墾桂乖新壓胚奠倘擅寞僥蝕麗鑒晰溶廷7536、“不可能”這個(gè)字(法語是一個(gè)字)，只在愚人的字典中找得到。--拿破侖。37、不要生氣要爭(zhēng)氣，不要看破要突破，不要嫉妒要欣賞，不要托延要積極，不要心動(dòng)要行動(dòng)。38、勤奮，機(jī)會(huì)，樂觀是成功的三要素。(注意：傳統(tǒng)觀念認(rèn)為勤奮和機(jī)會(huì)是成功的要素，但是經(jīng)過統(tǒng)計(jì)學(xué)和成功人士的分析得出，樂觀是成功的第三要素。39、沒有不老的誓言，沒有不變的承諾，踏上旅途，義無反顧。40、對(duì)時(shí)間的價(jià)值沒有沒有深切認(rèn)識(shí)的人，決不會(huì)堅(jiān)韌勤勉。尾礦堆積壩及尾礦堆積壩的巖土工程勘察尾礦堆積壩及尾礦堆積壩的巖土工程勘察36、“不可能”這個(gè)字(法語是一個(gè)字)，只在愚人的字典中找得到。--拿破侖。37、不要生氣要爭(zhēng)氣，不要看破要突破，不要嫉妒要欣賞，不要托延要積極，不要心動(dòng)要行動(dòng)。38、勤奮，機(jī)會(huì)，樂觀是成功的三要素。(注意：傳統(tǒng)觀念認(rèn)為勤奮和機(jī)會(huì)是成功的要素，但是經(jīng)過統(tǒng)計(jì)學(xué)和成功人士的分析得出，樂觀是成功的第三要素。39、沒有不老的誓言，沒有不變的承諾，踏上旅途，義無反顧。40、對(duì)時(shí)間的價(jià)值沒有沒有深切認(rèn)識(shí)的人，決不會(huì)堅(jiān)韌勤勉。尾礦堆積壩及尾礦堆積壩的巖土工程勘察尾礦堆積壩及尾礦堆積壩的穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)中冶沈勘秦皇島工程技術(shù)有限公司顧問總工任寶珍各位領(lǐng)導(dǎo)、專家及同行，上午好！我是中冶沈勘秦皇島工程技術(shù)有限公司的顧問總工任寶珍，今天，我有幸受會(huì)議組委會(huì)之約參加本次會(huì)議，感到非常榮幸，在此向組委會(huì)領(lǐng)導(dǎo)表示感謝。由于體制的原因，記得在上世紀(jì)60年代，作為勘察單位，僅僅為尾礦庫的設(shè)計(jì)提供工程地質(zhì)資料。改革開放后，在上世紀(jì)70年代末，勘察單位才有機(jī)會(huì)涉入尾礦壩的穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。1980年年底，我們首次將有限單元法運(yùn)用于大石河尾礦壩的穩(wěn)定性分析，繼而真正的完成了由工程地質(zhì)勘察向巖土工程體制的轉(zhuǎn)化。中冶沈勘秦皇島工程技術(shù)有限公司是原中冶集團(tuán)秦皇島冶金設(shè)計(jì)研究總院經(jīng)改制劃入中冶沈勘的巖土工程公司。本公司是持有巖土工程勘察及礦山設(shè)計(jì)（含尾礦庫設(shè)計(jì)）甲級(jí)資質(zhì)，具有獨(dú)立法人的勘察設(shè)計(jì)單位。近十幾年來在尾礦庫安全穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)方面進(jìn)行了大量的工作。36、“不可能”這個(gè)字(法語是一個(gè)字)，只在愚人的字典中找得76尾礦堆積壩及尾礦堆積壩的巖土工程勘察課件77尾礦堆積壩及尾礦堆積壩的巖土工程勘察課件78尾礦堆積壩及尾礦堆積壩的巖土工程勘察課件79尾礦堆積壩及尾礦堆積壩的巖土工程勘察課件8012尾礦庫失事案例3尾礦堆積壩穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)4尾礦庫的基礎(chǔ)知識(shí)尾礦庫的安全度12尾礦庫失事案例3尾礦堆積壩穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)4尾礦庫的基礎(chǔ)811尾礦庫的基礎(chǔ)知識(shí) 金屬或非金屬礦山的礦石，經(jīng)采、選后，將產(chǎn)出數(shù)量巨大的“廢渣”，被稱之尾礦。這些尾礦，不僅數(shù)量巨大，一方面含有暫時(shí)不能回收的礦物質(zhì)，隨意的排放，會(huì)造成資源浪費(fèi)，而且會(huì)大面積的破壞農(nóng)田，阻塞河道，污染環(huán)境。因此，必須采取措施，妥善處理。為處理尾礦所建設(shè)的設(shè)施系統(tǒng)，稱作尾礦設(shè)施。 尾礦設(shè)施由以下幾部分組成： （1）尾礦水力輸送系統(tǒng)：包括尾礦濃縮池、尾礦輸送管道（槽）、輸送泵站和分散放礦管（槽）； （2）尾礦回水系統(tǒng)：包括回水泵站、回水管道等； （3）尾礦堆存系統(tǒng)：簡(jiǎn)稱尾礦庫。包括初期壩、堆積壩、排水（井）槽。以堆存尾礦、排放洪水及回水。 【條文2.0.2尾礦庫】筑壩攔截谷口或圍地構(gòu)成的用以貯存尾礦的場(chǎng)所。堆存赤泥的常稱為堆場(chǎng)。 我們常見的尾礦庫有山谷型尾礦庫、平地型尾礦庫、傍山型尾礦庫及截河型尾礦庫。尤以山谷型尾礦庫為多。1尾礦庫的基礎(chǔ)知識(shí)82尾礦堆積壩及尾礦堆積壩的巖土工程勘察課件83尾礦堆積壩及尾礦堆積壩的巖土工程勘察課件84尾礦堆積壩及尾礦堆積壩的巖土工程勘察課件85尾礦庫名詞注釋全庫容:尾礦壩某標(biāo)高頂面、下游坡面及庫底面所圍的容積，包括有效庫容、死水庫容、蓄水庫容、調(diào)洪庫容和安全庫容五部分。設(shè)計(jì)最終堆積高程時(shí)的全庫容稱為總庫容。尾礦庫名詞注釋全庫容:尾礦壩某標(biāo)高頂面、下游坡面及庫底面所圍86尾礦壩名詞注釋初期壩:用土石材料筑成的，作為堆積壩的排滲或支撐體的壩。尾礦堆積壩:生產(chǎn)過程中在初期壩壩頂以上用尾礦沖積堆筑而成的壩。尾礦壩:擋尾礦和水的尾礦庫外圍構(gòu)筑物，常泛指初期壩和尾礦堆積壩的總體。沉積灘:尾礦沖積形成的沉積體的表層。其露出水面的部分稱為干灘或干面灘。灘長(zhǎng)（干灘長(zhǎng)度）:由灘頂至庫內(nèi)水邊線的水平距離。設(shè)計(jì)最高洪水位時(shí)的灘長(zhǎng)稱最小灘長(zhǎng)。灘頂:沉積灘面與堆積壩外坡的交線，為沉積灘的最高點(diǎn)。浸潤(rùn)線:庫區(qū)內(nèi)的水體向下游方向滲流時(shí)，在壩體內(nèi)形成的自由水面線。尾礦壩名詞注釋初期壩:用土石材料筑成的，作為堆積壩的排滲或支872尾礦庫的安全度尾礦庫安全度分類：尾礦庫安全度主要根據(jù)尾礦庫防洪能力和尾礦壩壩體穩(wěn)定性確定，分為危庫、險(xiǎn)庫、病庫、正常庫四級(jí)。1）危庫：危庫指安全沒有保障，隨時(shí)可能發(fā)生垮壩事故的尾礦庫。危庫必須停止生產(chǎn)并采取應(yīng)急措施。a)尾礦庫調(diào)洪庫容嚴(yán)重不足，在設(shè)計(jì)洪水位時(shí)，安全超高和最小干灘長(zhǎng)度都不能滿足設(shè)計(jì)要求，將可能出現(xiàn)洪水漫頂；b)排洪系統(tǒng)嚴(yán)重堵塞或坍塌，不能排水或排水能力急劇降低；c)排水井顯著傾斜，有倒塌的跡象；d)壩體出現(xiàn)貫穿性橫向裂縫，出現(xiàn)較大范圍管涌、流土變形，壩體出現(xiàn)深層滑動(dòng)現(xiàn)象；e)經(jīng)驗(yàn)算，壩體抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)小于規(guī)定值的0.95；f)其它嚴(yán)重危及尾礦庫安全運(yùn)行的情況。2）險(xiǎn)庫險(xiǎn)庫指安全設(shè)施存在嚴(yán)重隱患，若不及時(shí)處理將會(huì)導(dǎo)致垮壩事故的尾礦庫。險(xiǎn)庫必須立即停產(chǎn)，排除險(xiǎn)情。2尾礦庫的安全度尾礦庫安全度分類：尾礦庫安全度主要根據(jù)尾礦庫88

a)尾礦庫調(diào)洪庫容不足，在設(shè)計(jì)洪水位時(shí)安全超高和最小干灘長(zhǎng)度均不能滿足設(shè)計(jì)要求；

b)排洪系統(tǒng)部分堵塞或坍塌，排水能力有所降低，達(dá)不到設(shè)計(jì)要求；

c)排水井有所傾斜；

d)壩體出現(xiàn)淺層滑動(dòng)現(xiàn)象；壩體出現(xiàn)大面積縱向裂縫，出現(xiàn)較大范圍滲透水高位出逸，出現(xiàn)大面積沼澤化；

e)經(jīng)驗(yàn)算，壩體抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)小于規(guī)定值的0.98；

f)其它危及尾礦庫安全運(yùn)行的情況。a)尾礦庫調(diào)洪庫容不足，在設(shè)計(jì)洪水位時(shí)安全超高和最小干89

3）病庫病庫指安全設(shè)施不完全符合設(shè)計(jì)規(guī)定，但符合基本安全生產(chǎn)條件的尾礦庫。病庫應(yīng)限期整改。尾礦庫有下列工況之一的為病庫：

a)尾礦庫調(diào)洪庫容不足，在設(shè)計(jì)洪水位時(shí)不能同時(shí)滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的安全超高和最小干灘長(zhǎng)度的要求；

b)排洪設(shè)施出現(xiàn)不影響安全使用的裂縫、腐蝕或磨損；

c)經(jīng)驗(yàn)算，壩體抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)滿足規(guī)定值，但部分高程上堆積邊坡過陡，可能出現(xiàn)局部失穩(wěn)；

d)浸潤(rùn)線位置局部過高，有滲透水出逸，壩面局部出現(xiàn)沼澤化；

e)壩面局部出現(xiàn)縱向或橫向裂縫；

f)壩面未設(shè)置排水溝，沖蝕嚴(yán)重，形成較大的沖溝；壩端無截洪溝，山坡雨水沖刷壩肩；堆積壩外坡未覆土、植被；

g)其它不影響尾礦庫基本安全生產(chǎn)條例的非正常情況。3）病庫904）正常庫尾礦庫同時(shí)能滿足下列工況為正常庫：

a)尾礦庫在設(shè)計(jì)洪水位時(shí)能同時(shí)滿足設(shè)計(jì)所規(guī)定的安全超高和最小干灘長(zhǎng)度的要求；

b)排水系統(tǒng)各構(gòu)筑物符合設(shè)計(jì)要求，工況正常；

c)尾礦壩穩(wěn)定安全系數(shù)滿足設(shè)計(jì)要求；

d)壩體滲流控制滿足要求，運(yùn)行正常。4）正常庫913尾礦庫失事案例尾礦庫是一個(gè)具有高勢(shì)能的人造泥石流的危險(xiǎn)源。事實(shí)一再表明，尾礦庫一旦失事，必將對(duì)下游人民的生命財(cái)產(chǎn)造成嚴(yán)重的損失。

尾礦庫事故的原因大概有以下幾種原因：

1）由于洪水而發(fā)生的事故

2）壩體失穩(wěn)而發(fā)生的事故

3）因滲流破壞而發(fā)生的事故4）因排洪設(shè)施損壞發(fā)生的事故3尾礦庫失事案例尾礦庫是一個(gè)具有高勢(shì)能的人造泥石流的危險(xiǎn)源。92由于洪水而發(fā)生的事故美國(guó)布法羅河煤泥庫：

1972年2月23日已連續(xù)降雨3天，至降雨量達(dá)94mm，庫內(nèi)水位急劇上漲，水位高于壩頂標(biāo)高2m，上游壩體出現(xiàn)縱向裂縫，繼而壩坡產(chǎn)生大滑動(dòng)。塌滑體沖擊中庫，中庫泥漿沖高壩頂4m，進(jìn)入下游庫內(nèi)，將下游壩體沖開寬15m，深7m的缺口，使庫內(nèi)48萬m3的煤泥漿在15分鐘內(nèi)全部泄空。 布法羅河煤泥庫潰壩事故，造成125人死亡，4000多人無家可歸，沖毀橋梁9座，一段公路，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)6200多萬美元。由于洪水而發(fā)生的事故美國(guó)布法羅河煤泥庫：93牛角垅尾礦庫：

位于湖南省郴州地區(qū)的牛角垅尾礦庫為一山谷型尾礦庫。1985年8月25日郴州地區(qū)連降暴雨，雨量達(dá)429.8mm，為數(shù)百年一遇特大洪水。由于洪水超標(biāo)，大量泥石流下泄，庫內(nèi)水位上漲，洪水漫頂，壩體全部沖毀。尾礦流失100萬噸。49人死亡，沖毀房屋39間，輸電、通訊線路8km，公路7.3km，直接經(jīng)濟(jì)損失1300萬元。牛角垅尾礦庫：94巋美山尾礦庫：

位于江西省贛州地區(qū)的巋美山尾礦庫，1960年8月27日，洪水漫頂造成潰壩。潰壩之前連續(xù)降雨16小時(shí)，雨量達(dá)136mm，排水斜槽被泥沙覆蓋，泄流不足，洪水漫頂，壩體潰決，千畝良田毀于一旦。巋美山尾礦庫：95壩體失穩(wěn)而發(fā)生的事故火谷都尾礦庫：

位于云南省紅河州境內(nèi)的火谷都尾礦庫，距個(gè)舊市城區(qū)僅6km。原設(shè)計(jì)為土石混合壩?；鸸榷嘉驳V庫.dwg第一期工程為土壩，設(shè)計(jì)壩高18m，實(shí)際施工降低5m，即于1958年8月投入運(yùn)行，第一期施工質(zhì)量良好。至1959年底，庫水位距壩頂相差3.2m，庫容將近滿庫。為了維持生產(chǎn)，1960年全年在土壩壩體內(nèi)坡分5層填筑了一座6.7m的臨時(shí)小壩。筑壩與放礦同時(shí)進(jìn)行，大部分填土沒有很好夯實(shí)，筑壩質(zhì)量很差。1960年12月修建二期土壩，外坡為1:1.5、1:1.6、1:1.75；內(nèi)坡1:1.5。1961年5月在沒有對(duì)臨時(shí)小壩進(jìn)行工程地質(zhì)勘察的情況下，決定將二期土壩壓在臨時(shí)小壩之上?？倝胃哌_(dá)29m。壩體失穩(wěn)而發(fā)生的事故火谷都尾礦庫：96施工期間，臨時(shí)小壩后坡曾有漏水現(xiàn)象，在臨時(shí)小壩后建有1座5-9m高的毛石擋土墻。二期土壩完工不久，1962年3月曾在壩頂發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)84m縱向裂縫，后進(jìn)行了換填處理。施工期間，臨時(shí)小壩后坡曾有漏水現(xiàn)象，在臨時(shí)小壩后建有1座5-97 1962年9月20日雨中發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)12m的裂縫2條。9月26日發(fā)生潰壩，決口113m，深14m。造成171人死亡，92人受傷，11個(gè)村寨和1個(gè)農(nóng)場(chǎng)被毀，8200畝農(nóng)田和575間房屋被沖毀，受災(zāi)13970人。是我國(guó)最嚴(yán)重的尾礦庫潰壩事故。 事故原因：臨時(shí)小壩壩基為尾礦和礦泥，壩體內(nèi)坡過陡，壩體處于飽和狀態(tài)。最終導(dǎo)致向庫內(nèi)滑動(dòng)，壩體潰壩。 1962年9月20日雨中發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)12m的裂縫2條。9月26日98鎮(zhèn)安金礦尾礦庫：

鎮(zhèn)安金礦位于陜西省商洛市鎮(zhèn)安縣境內(nèi)，是一個(gè)山谷型尾礦庫。原設(shè)計(jì)初期壩高20m，上游法尾礦筑壩。該庫尾礦顆粒較細(xì)，小于200目以下顆粒占90%以上，堆積壩坡比1：5，并設(shè)排水設(shè)施。堆積高度16m，總壩高36m。1993年投入運(yùn)行，在生產(chǎn)中改為土石料筑后期壩。鎮(zhèn)安金礦尾礦庫：99下游壩坡1：1.5，未經(jīng)論證、設(shè)計(jì)。擅自加高、擴(kuò)容，壩高達(dá)50m。2006年4月，又在第三期子壩向庫內(nèi)推進(jìn)10m，修筑第四期子壩，高4m。4月30日18時(shí)24分突發(fā)壩體失穩(wěn)，造成17人失蹤，傷5人，沖毀民房76間，流失的氰化物嚴(yán)重的污染了環(huán)境。下游壩坡1：1.5，未經(jīng)論證、設(shè)計(jì)。擅自加高、擴(kuò)容，壩高達(dá)5100因滲流破壞而發(fā)生的事故黃梅山（金山）尾礦庫：

該庫位于安徽省馬鞍山市，隸屬黃梅山鐵礦。1980年投入運(yùn)行，上游法筑壩，初期壩壩高6m，為均質(zhì)土壩。發(fā)生事故時(shí)，總壩高21.7m。 由于庫內(nèi)縱深僅150m，為保證澄清距離，尾礦庫經(jīng)常在高水位運(yùn)行狀態(tài)，干灘長(zhǎng)度僅20m。洪水期用子壩擋水，導(dǎo)致滲流破壞。1986年4月30日發(fā)生潰壩事故，造成19人死亡，95人受傷，2km以內(nèi)農(nóng)田被毀。因滲流破壞而發(fā)生的事故黃梅山（金山）尾礦庫：101因排洪設(shè)施損壞發(fā)生的事故栗西溝尾礦庫：

栗西溝尾礦庫位于陜西省華縣，隸屬于金堆城鉬業(yè)公司。該庫初期壩為透水堆石壩，壩高40.5m，上游法筑壩，尾礦堆積壩壩高124m，總壩高164.5m。該庫1983年10月投入運(yùn)行，1984年7月排洪隧洞開始泄洪。隨生產(chǎn)運(yùn)行，庫內(nèi)尾礦堆積逐年增高，隧洞漏水量逐漸增加，1988年4月6日漏水量達(dá)332.3m3/h。4月13日晚11點(diǎn)水面發(fā)生突降，14日凌晨庫面出現(xiàn)塌陷區(qū)，晚上9時(shí)發(fā)生第二個(gè)塌陷區(qū)。流失尾礦及水體1.366m3。嚴(yán)重的污染了栗裕河、麻坪河、石門溝、洛河、伊洛河及黃河的水質(zhì)。本次事故造成736畝耕地被淹，危及樹木235萬株，水井118眼，橋梁132座，涵洞14個(gè)，公路8.9m，死亡牲畜6885頭，沿河8800人飲水困難。因排洪設(shè)施損壞發(fā)生的事故栗西溝尾礦庫：102尾礦堆積壩安全與穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)

尾礦庫是一個(gè)具有高勢(shì)能的人造泥石流的危險(xiǎn)源。尾礦庫的失事將給人民帶來的巨大損失。通過對(duì)尾礦堆積壩失事的分析，我們知道，造成尾礦庫失事的原因除因?yàn)楹樗团藕樵O(shè)施涉及到防洪設(shè)計(jì)及排洪設(shè)施設(shè)計(jì)外，其它原因?yàn)閴误w失穩(wěn)和滲流破壞，屬于巖土工程范疇。在尾礦堆積壩巖土工程技術(shù)規(guī)范6.0.3條中規(guī)定：尾礦堆積壩的評(píng)價(jià)應(yīng)包括滲流穩(wěn)定性分析，靜力穩(wěn)定分析；在地震動(dòng)峰值加速度不小于0.1g，的地區(qū)還應(yīng)包括動(dòng)力穩(wěn)定性分析和液化穩(wěn)定分析。對(duì)尾礦堆積壩如何進(jìn)行滲流穩(wěn)定性分析，靜力穩(wěn)定性分析，動(dòng)力穩(wěn)定性分析及液化穩(wěn)定性分析，我們應(yīng)了解如下內(nèi)容：尾礦堆積壩安全與穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)尾礦庫是一個(gè)具有高勢(shì)能103尾礦堆積壩的沉積規(guī)律尾礦堆積壩安全穩(wěn)定評(píng)價(jià)適用規(guī)范剛體極限平衡法有限單元法尾礦堆積壩及尾礦堆積壩的巖土工程勘察課件104尾礦堆積壩的沉積規(guī)律

尾礦是金屬或非金屬礦山的礦石經(jīng)采、選后，將產(chǎn)出數(shù)量巨大的“廢渣”，是經(jīng)過研磨后通過水力輸送的方式送至尾礦庫的物質(zhì)。尾礦可根據(jù)其粒度成分和塑性指數(shù)確定其類別和名稱，尾礦的性狀可根據(jù)其分類參照國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中相應(yīng)土類的性狀進(jìn)行描述。對(duì)燒結(jié)法赤泥除按表3.0.5分類外還可根據(jù)其固化程度劃分為固化、半固化和未固化。其分類采用了工程地質(zhì)的分類標(biāo)準(zhǔn)。我們必須強(qiáng)調(diào)，由于尾礦沉積是通過人工水力輸送進(jìn)入尾礦庫的。其沉積規(guī)律與大自然形成的土類，無論在規(guī)模、搬運(yùn)的距離等都是不可同日而語的。因此，尾礦材料的性質(zhì)與天然材料之間又有很大的不同。尾礦堆積壩的沉積規(guī)律尾礦是金屬或非金屬礦山的礦石經(jīng)采105尾礦堆積體的沉積規(guī)律

在宏觀上看，基本上符合水流浹砂運(yùn)行規(guī)律。通常情況表現(xiàn)為：隨著距離堆積壩壩頂越遠(yuǎn)，尾礦顆粒逐漸變細(xì)，即由尾粗砂、尾中砂、尾細(xì)砂、尾粉砂、尾粉土、尾粉質(zhì)粘土、尾粘土變化；尾礦粉通過水力輸送的方式，經(jīng)放礦管從堆積壩壩頂放礦進(jìn)入尾礦庫。尾礦漿將以扇形向尾礦池內(nèi)擴(kuò)散。隨著距放礦口距離的加大，尾礦漿的夾砂能力迅速減弱，尾礦物逐漸沉積。尾礦顆粒隨距尾礦放礦口距離加長(zhǎng)，由粗變細(xì)。由于尾礦漿濃度較大，而且隨放礦中水的下滲，浹砂能力迅速減弱，在水流中的旋移質(zhì)顆粒和推移質(zhì)很快沉積，造成分選性很差，并且多個(gè)放礦口分散排放，礦漿沉積相互交錯(cuò)，相互影響，形成交錯(cuò)層理，在尾礦砂中夾有多層尾礦泥的薄層，在尾礦泥中又夾有多層的尾礦砂層。尾礦堆積體的沉積規(guī)律在宏觀上看，基本上符合水流浹砂運(yùn)106尾礦堆積壩的沉積規(guī)律另外，尾礦堆積體是隨著選礦生產(chǎn)，隨時(shí)堆積的。因此，埋藏于深層的尾礦土，沉積時(shí)間長(zhǎng)，淺層的尾礦土沉積時(shí)間短。從而造成其固結(jié)程度很大不同。在深層，其固結(jié)度較高，土質(zhì)較密實(shí)，反之，在淺層，其固結(jié)度較差，土質(zhì)較松散。在深層超孔隙水壓力較小，在淺層超孔隙水壓力較高。按尾礦土的類別看，細(xì)粒尾礦土，特別是尾礦泥固結(jié)程度較差且有較高的超孔隙水壓力。由于尾礦土特殊的沉積環(huán)境，在尾礦砂層中夾有多層的尾礦土薄層，在尾礦土層中夾有多層的尾礦砂。所以其滲透性，在垂直與水平兩個(gè)方向上，有很大的差異，通常垂直滲透系數(shù)小于水平滲透系數(shù)。尾礦堆積壩的沉積規(guī)律另外，尾礦堆積體是隨著選礦生產(chǎn)，107尾礦堆積壩的沉積規(guī)律

在北方高寒地區(qū)，由于尾礦堆積壩加高過快，分布不均的永凍層是不容忽視的。永凍層的存在，是造成滲流破壞和失穩(wěn)的潛在因素?？偠灾?，尾礦堆積體的沉積規(guī)律是受多種因素所制約，如尾礦漿的漿液濃度、組成，放礦的位置、間距、延續(xù)時(shí)間以及各放礦口的布局，干灘的坡度、長(zhǎng)度等。從微觀上分析，缺少規(guī)律性。在同一剖面上，很難準(zhǔn)確地將各種地層區(qū)分開來。因此，尾礦堆積壩只能進(jìn)行概化分區(qū)，概化分區(qū)是建立在綜合分析各種勘察手段測(cè)試成果基礎(chǔ)上，按尾礦土的分類及物理力學(xué)性質(zhì)加權(quán)歸一形成的。尾礦堆積壩的沉積規(guī)律在北方高寒地區(qū)，由于尾礦堆積壩加108尾礦堆積壩安全穩(wěn)定評(píng)價(jià)適用規(guī)范1、安全穩(wěn)定性評(píng)價(jià)現(xiàn)行規(guī)范及規(guī)程；（1）《尾礦庫安全技術(shù)規(guī)程》AQ2006-2005（政府部門頒發(fā)）（2）《選礦廠尾礦設(shè)施設(shè)計(jì)規(guī)范》ZBJ1-90（行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，一直延用，未做修改）（3）《尾礦堆積壩巖土工程技術(shù)規(guī)范》GB50547-2010（新實(shí)施的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)）（4）《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274-2001）（水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）尾礦堆積壩安全穩(wěn)定評(píng)價(jià)適用規(guī)范1、安全穩(wěn)定性評(píng)價(jià)現(xiàn)行規(guī)范及規(guī)109剛體極限平衡法1、瑞典圓弧法：

剛體極限平衡法1、瑞典圓弧法：110式中：W-土條重量Q,V-分別為水平和垂直地震慣性力（向上為正，向下為負(fù)）；u-作用于土條底面的孔隙水壓力；α-條塊重力線與通過此條塊底面中點(diǎn)的滑弧半徑夾角；b-土條寬度；c',φ'-土條底面的有效應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo)；Mc-水平地震力對(duì)滑弧圓心的力矩；R-滑弧半徑。式中：W-土條重量111瑞典圓弧滑動(dòng)法（簡(jiǎn)稱瑞典圓弧法或費(fèi)倫紐斯法）是由瑞典人1916年提出的，后經(jīng)費(fèi)倫紐斯、泰勒等人不斷完善，形成目前采用的計(jì)算方法。其基本概念是：除假定滑裂面為一個(gè)圓柱面外，還假定不考慮土條間的相互作用力，也不考慮土體本身的變形，更不計(jì)入圓柱體兩側(cè)施加于滑動(dòng)體的力。瑞典圓弧法安全系數(shù)的定義為：每一土體在滑裂面上所能提供的抗滑力矩之和與滑動(dòng)土體在滑裂面上所產(chǎn)生的滑動(dòng)力矩之和的比值。由于不考慮土條間的相互作用力，每一個(gè)土條力的平衡條件是不能滿足的，對(duì)每一個(gè)土條的力矩平衡也沒有滿足。瑞典圓弧法僅力矩平衡考慮了滑動(dòng)土體的整體條件。因此計(jì)算結(jié)果，將會(huì)帶來誤差。資料顯示，一般求出的安全系數(shù)偏低10%-20%，而且這種誤差滑裂面圓心角的增大和孔隙水壓力的增大而增大。從公式我們可以看出，瑞典圓弧法是針對(duì)凝聚性土類組成的均質(zhì)土或非均質(zhì)土土坡進(jìn)行安全計(jì)算的簡(jiǎn)單實(shí)用方法。瑞典圓弧滑動(dòng)法（簡(jiǎn)稱瑞典圓弧法或費(fèi)倫紐斯法）是由瑞典1122、畢曉普法：畢曉普將土坡的安全系數(shù)k定義為沿整個(gè)滑動(dòng)面的抗剪強(qiáng)度τf與實(shí)際產(chǎn)生的剪應(yīng)力τ之比。2、畢曉普法：畢曉普將土坡的安全系數(shù)k定義為沿整個(gè)滑113畢曉普考慮土條條間力的相互作用，根據(jù)每一土條垂直方向力的平衡條件：按照安全系數(shù)定義及摩爾-庫倫準(zhǔn)則，求得土條底部總法向力為：式中畢曉普考慮土條條間力的相互作用，根據(jù)每一土條垂直方向力的平衡114將上述公式代入、整理，并假設(shè)土條間切向力均可略去不計(jì)，公式則可簡(jiǎn)化成：當(dāng)極限平衡時(shí)，各土條對(duì)圓心的力矩之和應(yīng)當(dāng)為0，因此得將上述公式代入、整理，并假設(shè)土條間切向力均可略去不計(jì)，公式則115

在畢曉普法中，我們可以看到，畢曉普在公式推導(dǎo)中做了幾個(gè)假定：即假定土條之間的相互作用力是水平的，土條本身力的平衡是建立在同一安全系數(shù)條件下的。與瑞典圓弧法相比，不僅僅考慮了相對(duì)于圓心的力矩平衡，也考慮了土條本身力的平衡。在畢曉普法中，我們可以看到，畢曉普在公式推導(dǎo)中做了幾個(gè)假116

計(jì)算時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)αì為某一負(fù)值時(shí)，即會(huì)造成利用畢曉普法出現(xiàn)分母為0的結(jié)果。因此，對(duì)滑弧中可能出現(xiàn)倒角情況時(shí)就不能采用了.上面我向大家介紹了瑞典圓弧法和畢曉普法。在規(guī)范中還提出了摩根斯坦-普萊斯法和滑楔法非圓弧滑動(dòng)穩(wěn)定計(jì)算方法。計(jì)算時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)αì為某一負(fù)值時(shí)，即會(huì)造成利用畢曉普法出117有限單元法1、有限單元法的基本原理：有限單元法是把一個(gè)連續(xù)體或連續(xù)區(qū)域離散化為有限個(gè)單元體的集合體來進(jìn)行研究的。引用變分原理，對(duì)研究問題建立模式，推導(dǎo)近似解的一組方程，最后歸結(jié)為求解大量聯(lián)立方程的計(jì)算。因此，可以把有限單元法概括為劃分單元體來模擬實(shí)際物體，計(jì)算各種物理量的分布狀態(tài)。2有限單元法的控制方程：有限單元法控制方程的推導(dǎo)與建立是基于以下假定：土體是宏觀的各項(xiàng)同性體土體的變形是微小的應(yīng)力、應(yīng)變拉應(yīng)力為正。靜力有限單元法的基本方程為：1）土體靜力平衡方程2）土體物理方程（本構(gòu)方程）3）土體幾何方程有限單元法1、有限單元法的基本原理：118土體靜力平衡方程式中：ρ土體的天然密度g重力加速度土體靜力平衡方程式中：ρ土119

土體的物理方程式中：E土體的變形模量

土體泊松比

μ土體的物理方程μ120土體的幾何方程描述土體應(yīng)變分量εx、εy、εz、γxy、γxz、γzy與位移分量u、v、w之間數(shù)學(xué)表達(dá)式為幾何方程土體的幾何方程描述土體應(yīng)變分量εx、εy、εz、γxy、γx121

由土體的平衡方程、物理方程、幾何方程組成了有限單元法的基本方程。它表述了彈性體應(yīng)力、應(yīng)變及位移的基本關(guān)系。但是，外力與這些物理量之間是什么關(guān)系？大家都知道，任何彈性體在荷載作用下都要產(chǎn)生變形。而在荷載作用點(diǎn)處都會(huì)發(fā)生變位，因此，物體在變形的過程中，荷載做了“外力功”。在物體的彈性范圍內(nèi)，當(dāng)荷載增加時(shí)，“外力功“將會(huì)以能量的形式全部存儲(chǔ)在物體內(nèi)，這一能量就被稱為彈性變形能，又稱變形位能。假定彈性體在外力作用下，發(fā)生了”虛位移“，外力在虛位移上所做的功（虛功）將儲(chǔ)存于整個(gè)彈性體內(nèi)。即為應(yīng)力在虛應(yīng)變上所做功的集合。外力在虛位移上所做功為：；在彈性體單位體積內(nèi)，應(yīng)力在應(yīng)變上的虛功為；在整個(gè)彈性體內(nèi)，應(yīng)力在虛應(yīng)變上所存儲(chǔ)的虛功為由土體的平衡方程、物理方程、幾何方程組成了有限單元法122所以這就是彈性力學(xué)中的虛功原理。土體的有限元的架構(gòu)方程就是依據(jù)土體的平衡方程、土體的物理方程（本構(gòu)方程）、幾何方程作為基本方程建立起的。通過引進(jìn)虛功原理，解決了將外力作用在土體單元上的問題。所謂進(jìn)行彈性體的離散化，就是將一個(gè)物體劃分為有限多個(gè)僅結(jié)點(diǎn)相互聯(lián)系的單元體。也就是在結(jié)點(diǎn)上只能作用有力，而沒有彎矩。外力必須分配在結(jié)點(diǎn)上。體力也將被分配在單元體的結(jié)點(diǎn)上。上面，我講的有限單元法，對(duì)土體而言，為總應(yīng)力法的有限單元分析。對(duì)土體，還應(yīng)考慮土體中孔隙水壓力的存在。所以123運(yùn)用有效應(yīng)力法，更能表述土體的受力與變形特征。在運(yùn)用有效應(yīng)力法進(jìn)行有限元計(jì)算，需要將土的有效應(yīng)力原理及孔隙流體的平衡方程運(yùn)用有效應(yīng)力法，更能表述土體的受力與變形特征。在運(yùn)用有效應(yīng)力1243尾礦堆積壩穩(wěn)定分析中的有限單元法：在《尾礦堆積壩巖土工程技術(shù)規(guī)范》GB50547-2010（新實(shí)施的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)）【條文6.0.9】中規(guī)定：尾礦堆積壩的靜力穩(wěn)定性分析宜采用計(jì)及條塊間作用力的簡(jiǎn)化畢肖普法，也可采用不計(jì)條塊間作用力的瑞典圓弧法。對(duì)1級(jí)至3級(jí)堆積壩尚宜選用適宜的模型進(jìn)行二維或三維有限元法的應(yīng)力應(yīng)變分析。目前，在市場(chǎng)上使用的有限單元法計(jì)算程序很多，我們之所以要了解有限單元法的基本原理，就是要避免我們使用程序的盲目性。1）試驗(yàn)表明，土作為一種不同于其它彈性體，具有自身特有的本構(gòu)模型。目前資料顯示有非線性彈性模型、彈塑模型。非線性彈性模型在有限單元法計(jì)算中是較常用的模型。3尾礦堆積壩穩(wěn)定分析中的有限單元法：125土的彈性非線性模型是由鄧肯（Duncan)-張(Chang）提出的雙曲模型。土體常規(guī)三軸試驗(yàn)是在保持σ3不變的情況下，施加軸向應(yīng)力（σ1-σ3），只在一個(gè)方向施加，而在其他方向無應(yīng)力增量，由增量的廣義虎克定律，則可以求得增量廣義虎克定律的彈性參數(shù)。常規(guī)三軸試驗(yàn)，在在保持σ3不變的情況下，施加軸向應(yīng)力（σ1-σ3），并測(cè)出軸向應(yīng)變?chǔ)臿和體應(yīng)變?chǔ)舦。由體應(yīng)變又可以推出側(cè)向應(yīng)變?yōu)椋害舝=(εv-εa)/2。通過點(diǎn)繪（σ1-σ3）-εa曲線，康納（Kondner）等人發(fā)現(xiàn)，可以用雙曲線來擬合這些曲線。對(duì)于某一σ3,(σ1-σ3)-εa的關(guān)系可以表示成土的彈性非線性模型是由鄧肯（Duncan)-張(Ch126鄧肯-張又根據(jù)上述結(jié)果，導(dǎo)出了：當(dāng)εa0時(shí)經(jīng)整理，又引入初始切線模量的概念鄧肯-張又根據(jù)上述結(jié)果，導(dǎo)出了：127鄧肯-張又考慮到變形不可能無限大，提出一個(gè)偏應(yīng)力的限值，令：最后得出切線模量的表達(dá)式2）有限元計(jì)算，對(duì)于彈性體一般將彈性模量一次計(jì)入就可以得出物體在荷載作用下所產(chǎn)生的應(yīng)力、應(yīng)變、及變位了。對(duì)于土這種非線性彈性體，其彈性參數(shù)又于應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)的特殊狀況，計(jì)算就很復(fù)雜了。鄧肯-張又考慮到變形不可能無限大，提出一個(gè)偏應(yīng)力的限值，令：128①迭代法：迭代法是用修正勁度的方法（變勁度法）或保持勁度不變而用調(diào)整荷載的方法（常勁度法），重復(fù)試算逐漸逼近真實(shí)解，每次試算中，做一次線性有限元計(jì)算。目前，有割線迭代法、余量迭代法、初應(yīng)力迭