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浑水渗流作用下尾矿坝稳定性分析

作　者: 金佳旭
导　师: 梁冰；易富
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 工程力学
关键词: 浑水渗流流-固耦合变孔隙率变渗透系数尾矿坝稳定性
分类号: TV649
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

针对近年来对渗流作用下尾矿坝稳定性分析大多忽略尾矿颗粒运动对渗流过程影响这一事实,分析了尾矿颗粒在尾矿坝多孔介质固体骨架中的受力状况;采用浑水渗流室内试验及尾矿坝稳定性分析数值模拟相结合的研究方法,深入研究了尾矿颗粒在坝体中的沉积造成尾矿坝浸润线升高从而影响尾矿坝整体稳定性的机理。论文的主要内容如下:(1)当流速小于沉积速度时,水流提供的动力小于重力和范德华力提供的阻力,尾矿颗粒沉积;沉积的尾矿颗粒改变了坝体的物性参数,使尾矿坝整体浸润线升高,致使坝体含水率增大,重度增大,抗剪强度降低,进而影响坝体稳定;(2)分别开展净水渗流和浑水渗流室内试验,由于尾矿颗粒的沉积,尾矿坝多孔介质骨架的孔隙度和渗透系数随着入渗过程的进行发生改变,其中渗透系数和孔隙度与时间均呈非线性递减关系,而净水渗流变化不大;(3)根据室内试验结果建立尾矿坝物性参数(孔隙度和渗透系数)的动态模型,并在研究尾矿颗粒沉积机理的基础上,建立浑水渗流作用下尾矿坝流固耦合数学模型,并对其进行求解;(4)结合算例,采用理论分析与数值分析相结合的方法,应用FLAC3D有限差分软件,模拟不同出渗点条件下的尾矿坝变形及稳定情况,得出浸润线高低是渗流作用下尾矿坝稳定的重要影响因素:浸润线越低,尾矿坝安全系数越高,坝体趋于稳定。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-10
1 绪论  10-18
  1.1 研究背景及意义  10-12
  1.2 国内外研究现状分析  12-15
    1.2.1 浑水渗流研究现状  12-13
    1.2.2 尾矿坝稳定性分析研究现状  13-15
    1.2.3 研究现状评述  15
  1.3 论文研究内容、技术路线及创新点  15-18
    1.3.1 研究内容  15-17
    1.3.2 论文总体技术路线  17
    1.3.3 创新点  17-18
2 浑水渗流影响尾矿坝稳定性的机理  18-24
  2.1 尾矿颗粒的受力分析  18-20
    2.1.1 范德华力  19
    2.1.2 重力  19-20
    2.1.3 水动力  20
  2.2 尾矿颗粒存在状态的判定  20-21
  2.3 沉积尾矿颗粒对尾矿坝稳定性的影响  21-24
3 浑水渗流试验研究  24-38
  3.1 试验装置和材料  24-27
    3.1.1 试验装置  24-25
    3.1.2 试验材料  25-27
  3.2 试验步骤和方法  27-34
    3.2.1 试验准备工作  27-30
    3.2.2 渗透系数测定  30-32
    3.2.3 孔隙度测定  32-34
  3.3 试验结果及分析  34-38
4 浑水渗流作用下尾矿坝稳定性数值模拟研究  38-69
  4.1 孔隙度和渗透系数的动态模型  38-41
    4.1.1 孔隙度动态模型的建立  38-40
    4.1.2 渗透系数动态模型的建立  40-41
  4.2 浑水渗流作用下尾矿坝流-固耦合模型的建立及求解  41-52
    4.2.1 基本假定及问题的简化  41-42
    4.2.2 流-固耦合模型的建立及定解条件  42-49
    4.2.3 模型求解  49-52
  4.3 坝体稳定性数值模拟研究  52-69
    4.3.1 软件介绍  52-55
    4.3.2 模型建立及参数选取  55-57
    4.3.3 模拟结果及分析  57-69
5 结论与展望  69-71
  5.1 结论  69-70
  5.2 展望  70-71
参考文献  71-74
作者简历  74-75
学位论文数据集  75-76

浑水渗流作用下尾矿坝稳定性分析

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