尾礦壩壩體沉積尾礦的動強度特性

尾礦壩壩體沉積尾礦的動強度特性摘要：沉積尾礦是一種特殊性土。壩體沉積尾礦的動力力學(xué)性質(zhì)直接影響到尾礦壩壩體的安全與穩(wěn)定，動強度試驗是壩體動力穩(wěn)定性分析的前提，通過對尾礦壩壩體沉積尾礦的動三軸試驗，分析了壩體沉積尾礦的動強度特性，從而為壩體的動力穩(wěn)定性分析提供了依據(jù)。關(guān)鍵詞：尾礦壩；動三軸試驗；動強度；特性我國早期的尾礦壩始建于上世紀五十年代初期[1]。隨著礦山建設(shè)的不斷發(fā)展，尾礦壩的研究和發(fā)展也得到了不同程度的提高。特別是近幾年，由于我國國民經(jīng)濟的持續(xù)、快速、健康發(fā)展以及在加入了WTO后世界經(jīng)濟環(huán)境對我國經(jīng)濟的影響，國內(nèi)的礦山建設(shè)和開發(fā)又到了一個新的發(fā)展高潮。眾多礦業(yè)公司在擴大生產(chǎn)的同時，也日益關(guān)注尾礦處理問題和可持續(xù)發(fā)展等問題，對尾礦壩的研究也迫在眉睫。1工程概況魯中冶金礦業(yè)集團公司御駕泉尾礦庫于1985年9月隨選廠投產(chǎn)啟用，1989年2月采用廢石土筑壩，初步設(shè)計采用上游法筑壩，設(shè)計壩高94m，壩頂標高350m，總庫容3590萬m3，匯水面積1.93Km2，主要由初期壩、尾礦堆積壩和排水系統(tǒng)組成，初期壩為濾水堆石壩，高29m，堆積壩高65m，壩內(nèi)設(shè)7個周邊多孔溢水塔。當年完成了第一期子壩。為了研究這一筑壩方法的可行性，先后進行了多種研究性試驗和多種壩高可行性分析，并于1992年到1993年初進行了該壩歷史上第一次巖土工程勘察工作和穩(wěn)定性分析與計算。目前，該壩已堆至316m標高，總壩高60m。由于壩體沉積尾礦成分的復(fù)雜性，現(xiàn)無法再使用上游法筑壩。為了不影響壩體的安全和公司的生產(chǎn)，通過研究決定在目前的316m標高水平改用中線法筑壩，為了分析目前壩體的穩(wěn)定性和繼續(xù)加高的可行性，2003年5月又進行了一次巖土工程勘察工作。根據(jù)有關(guān)規(guī)范要求，御駕泉尾礦壩場地的抗震設(shè)防烈度為7度，應(yīng)進行動強度試驗。2壩體沉積尾礦的工程分類[2]沉積尾礦是一種特殊性土。目前，沉積尾礦的分類國內(nèi)尚無統(tǒng)一標準，《上游法尾礦堆積壩工程地質(zhì)勘察規(guī)程》（YBJ11-86）也已執(zhí)行多年。雖然各行業(yè)積累了豐富的經(jīng)驗，尾礦的工程分類也有不少研究成果，但多采用工民建標準和原水電部標準的較多，本文采用《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007-2002）的分類方法。經(jīng)過試驗結(jié)果的初步分析，該方法用于壩體尾礦的分類是適宜的。按照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007-2002），將壩體尾礦分為：尾粉細砂、尾粉土、尾粉質(zhì)粘土和尾粘土。3壩體沉積尾礦的動強度試驗[3][4]土的動力性質(zhì)是指土在各種動力作用下所直接或間接表現(xiàn)出來的某種反應(yīng)和效應(yīng)。動三軸試驗是從靜三軸試驗發(fā)展而來的，通過對試樣施加模擬的動主應(yīng)力，同時測求試樣在承受動荷載作用下表現(xiàn)的動態(tài)反應(yīng)。動三軸試驗的目的是測定尾礦砂、尾礦土的動力特性指標及其抗液化強度。3.1試樣的采取與制備通常情況下，壩體沉積尾礦的動強度試驗采用擾動土樣，即根據(jù)野外現(xiàn)場測定的土的密度在室內(nèi)配制。本次勘察我們采用了原狀土樣，主要是考慮到本次試樣采取時采用了快速靜力壓入法，取土器為上海金勘生產(chǎn)的TB80型敞口薄壁取土器，并在土樣的包裝、運輸過程中都采用了有效措施避免了土樣的擾動，且室內(nèi)試驗結(jié)果顯示土的密度與現(xiàn)場試驗結(jié)果一致。故采用原狀土做試驗代表性更強，更能滿足試驗要求。試樣制備采用φ50×100mm激振頻率選用1Hz。對于粉細砂、粉土在儀器上裝樣后抽真空，再由底部通脫氣水循環(huán)飽和，所有試樣保證孔隙水壓力系數(shù)值達到0.98以上。試樣飽和后，在規(guī)定固結(jié)壓力狀態(tài)下固結(jié)。固結(jié)穩(wěn)定后，進行預(yù)定的動力試驗。對于粉質(zhì)粘土和粘土將成樣放入飽和缸內(nèi)抽真空2小時后進水飽和，并浸泡12小時。試驗時將試樣從飽和器內(nèi)取出，安裝在儀器試樣底座上，在規(guī)定固結(jié)壓力狀態(tài)下固結(jié)。固結(jié)穩(wěn)定后進行預(yù)定的動力試驗。3.2試驗儀器動三軸試驗采用日本生產(chǎn)的S-3-D中型液壓振動三軸儀，該儀器的最大側(cè)向應(yīng)力為1.5MPa，最大軸向應(yīng)力為7.6MPa，激振波形采用正弦波。3.3試驗條件動強度是土相應(yīng)于某一破壞標準的動抗剪強度，破壞標準可以是不同的軸向應(yīng)變值，如2.5%、5.0%或10.0%軸向應(yīng)變值，也可以是液化，具體采用什么標準，根據(jù)工程需要而定。本次勘察對壩體沉積尾礦進行了飽和非等向固結(jié)情況的的動強度試驗，動強度試驗以5%軸向應(yīng)變作為破壞標準，采用了一種固結(jié)比：Kc=1.5，兩種固結(jié)壓力：100kPa和400kPa。賽3.4護損試驗結(jié)果廚動三軸試臣驗結(jié)果整逐理為動剪肌應(yīng)力僑比弄△判τ賽/莖σ殲0且′衫與破壞振勵次傅N腔f倆的關(guān)系，論各沉積尾耕礦的試驗賀結(jié)果如漁圖癥1君～犯圖礎(chǔ)4鮮。蕉1川—局σ早1弟＇骨=100叔Kp擋a烈；怪2民—說σ紙1隊＇倚=400伐Kpa倆圖亞1蝦狡粉細砂毅△魔τ隱/班σ弓0憂′嶄與垃削N即f丑關(guān)系曲線祝（皂K象c器=1.已5旨）卷倚遷1羽—私σ飯1效＇宅=100霉Kpa套；功2最—殼σ瀉1膚＇旅=400別Kpa仆圖擔(dān)2翅供弊粉土?！麒對忧?皺σ拔0鑰′礎(chǔ)與路恥N地f育關(guān)系曲線殼（富K績c絨=1.積5閥）詳潑章1匪—酬σ穗1珠＇所=100喚Kp嶺a蛋；之2丙—夸σ亮1晚＇臂=400慘Kpa撥生圖抵3火栽粉質(zhì)粘土蒸△嘩τ由/區(qū)σ椅0序′黑與變傅N賀f高關(guān)系曲線頭（畏K歌c閱=1.燦5藏）鑼哨餃濕1底—少σ唉1櫻＇脈=100符Kp奉a蹤；羞2寇—禮σ穗1急＇懲=400司Kpa鋸圖躁4鑰爐粘土魯△名τ燙/直σ丘0排′蠢與下劍N咱f虎關(guān)系曲線懲（田K霉c候=1.我5耽）安根據(jù)胃圖扯1齒～六圖堪4福可整理出裁破壞振積次盯N拐f餐時潛在破蝴壞面上的授地震總應(yīng)桐力抗剪強腔度益τ蘇fs縮與初始有贊效法向應(yīng)建力終σ魄f0穗′紛的關(guān)系。碑在實際使舉用時，由府于實際地祥震動荷載籍為幅值和峰頻率都是支不規(guī)則的駕波形，在埋使用試驗?zāi)菇Y(jié)果時，撐可采用等傾效的方法該將地震不日規(guī)則荷載武換算為等震效破壞的軌周期振動肝荷載，通禍常在等效殺的均勻剪線應(yīng)力礙取拜0.6石5胖τ政max繭時，等效為振太次叼N勿與震屈級焰M煮有如生表葉1藍的大致關(guān)摧系。窩表挺1粥等效振動區(qū)周次與地緊震震級的怨關(guān)系勞M獸(劍級熊)段5.禍5另～虎6.0炭6.5拴7.0攀7.5亮8.0硬N艦(畜次說)雨5壁8劈12諷20陶30夜本次勘察魄按等效振憶動周欺次怪N=1至0塌次囑和康N=2障0懶次整理試纖驗結(jié)果，貪對應(yīng)的地榴震震級征為疊6.吳5草～握７鎮(zhèn).筑０揉和怎7.新5貧級，各沉幟積尾礦的野地震總應(yīng)標力抗剪強秩度曲線如名圖幟5掌～擱圖賭8和，圖中虛籃線（紅線做）為靜力憤試驗。沉蠻積尾礦的次動三軸試動驗結(jié)果如露表蕉2桑。汗1撐—引N哈f頂=1塵0漠；己2召—詢N挨f員=20珠圖暈5流垮粉細砂柄τ程fs捕與誕σ榮f0黨′毯關(guān)系曲線轎（貨K法c延=1.污5爭）豆1川—花N槍f旺=1命0耗；往2絞—慨N缺f聰=20鉛圖億6普蜜粉土其τ圍fs充與毛σ康f0械′裁關(guān)系曲線結(jié)（售K內(nèi)c曲=1.溜5顧）董1臭—晶N躬f禮=1某0洗；屠2宣—里N換f燙=20殊圖姐7墻糞粉質(zhì)粘土嫁τ鍵fs罩與鹿σ期f0居′度關(guān)系曲線墓（帖K蜓c垂=1.毛5烏）救1牧—憤N梢f替=1浙0堵；漁2使—痕N玻f極=20呢圖檢8裳渣粘土核τ紡fs田與摩σ挑f0策′三關(guān)系曲線堆（模K歲c綢=1.冊5魄）急表豐2躬籮動三軸試皺驗結(jié)果煌土樣災(zāi)貪片仿閱箏瓶與胸焰壟恩漁氏王息孫刪帥卵笑委遵邁每系磁祖旦什穩(wěn)凡介順懼介守桃某考調(diào)緣敗秤蔽kPa戲kPa躬kPa撿kPa仍kPa領(lǐng)蛇kPa腿kPa酸kPa貴律蜻宗迎老稼柿欲恨倒都登桑鏡管識巨叼止閥態(tài)題國小愉卻慰枯路墾既式小喜豐野類完史正葉地機牛液辰益腎液煩檢徒藍府西抽隊模庫悶須登缸五糠俗童剝巡抗橫喜蔬刃村作擔(dān)猴墳穗賤智拍再鍬塌特伸躲薦料特喝植挨喂言軌丸蠶噸城美姑漁鏡圓纏嘉偽粒重浪殺檢踐宋袋灰主連允敢漏延都嶼豆供練騾控忍門肅稿物丟痰坦議肯衡擠瞎殿狹瞞錘戴法4傻壩體沉積固尾礦的動昏強度特性揭從罵圖豎5銅～疑圖織8月可以看出淺，地震總民應(yīng)力抗剪賊強度曲線逢呈現(xiàn)非線緒性特征，曬隨京著倘σ殘fo丈′執(zhí)的增大凱，河τ鏟fs蔥的增大速站率變緩，脆即地震總耽應(yīng)力抗剪閑強度內(nèi)摩霜擦蓄角份Ф允d靈（沿t犯g站Ф迫d狹=你τ炎fs距/怪σ預(yù)fo漸′撇）變小。勸在沉積尾炊礦飽和情瞎況下，其隱地震總應(yīng)截力抗剪強惑度錄τ具fs余值都低于嶼靜力有效稱抗剪強度墻包線。在同進行地震翼穩(wěn)定分析減時，地震矛總應(yīng)力抗病剪強隔度欲τ歲fs開的取值都課不得超過內(nèi)靜力有效笛抗剪強度昂。妨哀5妥結(jié)論刻壩體沉積桃尾礦在飽丹和固結(jié)不肚排水狀態(tài)比下，地震協(xié)作用會導(dǎo)誕致它們的揉抗剪強度的降低。在畏等效振次穩(wěn)一定時，穩(wěn)其地震總伸應(yīng)力抗剪證強度與初遵始應(yīng)力狀粒態(tài)有關(guān)。懶參考文腹獻噴:乳[1鞏]背《巖土工菠程手冊》壽編寫委員唯會竹.躬《巖土工遙程手冊拾》勺[M]任.伏第三礙版虜.娃北稅京屠:鞋中國建筑萍工業(yè)出版欺社松.199仍4.何[2笑]獅徐宏鞏達供.皮魯中礦山追公司御駕奔泉尾礦庫迎尾礦筑壩艘試驗研究交報卻告逼-翅尾礦的物陪理力學(xué)性紐質(zhì)歐[R]命.董冶金建筑版研究總辯院污.199勤1.口[3雜]止航空航天受部航空工懂業(yè)勘察設(shè)逃計研究歌院醉.酸魯中冶金餃礦山公司階御駕泉尾配礦庫工程基地質(zhì)勘察參報告姑書所[R].哥1993吉.分[4芽]妨謝孔猶金狗,叼高徒模瞞峰廢,棕張利墓生僚.呈魯中冶金愚礦業(yè)集團露公司御駕樂泉尾礦壩恭巖土工程匙勘察報釣告罪[R]悟.唯山東巖土搶工程勘察志總公起司哪.200院3.簽Dyna擁mic既Stre博ngth談Cha刮ract煤eris掘tic壓ofT蹤aili矛ngs婦Dam葉’動sSed憑imen提t(yī)s造Abst左ract駝:賢Gan色gue斑sedi慘ment忌sis悟as晶peci小als圖oil.坊The而tail缺ings湯da飲m交＇鈴ssa擊fety來and罷sta獎bili酷t(yī)yw緩ill饅bei騙nf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