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降雨作用下尾矿坝的性状分析

作　者: 张本卓
导　师: 査晓雄
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 土木工程
关键词: 降雨入渗尾矿坝吸力参数分析
分类号: TV223.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

降雨入渗作用下非饱和土的响应是目前岩土工程界研究的重要内容之一。降雨过程中吸力的下降,致使非饱和土坡、土坝中土体抗剪强度降低,其稳定性也变差。所以,进行各种非饱和土结构在降雨作用下的响应分析都是十分必要的。尾矿坝是矿山的重要生产设施,坝内存有大量的尾矿砂和水,尾矿坝一旦溃决,将给生产和人民的生命财产安全造成不可估量的损失。在影响尾矿坝稳定性的各因素中,降雨入渗作为影响尾矿坝的重要因素来研究,其研究具有一定的科研与应用价值。首先,本论文进行人工降雨现场试验,研究在非饱和土抗剪强度起主要作用的因素—吸力在降雨作用下的变化规律。人工降雨试验过程中,采用不同的降雨强度,对比不同的场地类别(有、无植被的情况),记录吸力的变化规律及径流的发生发展情况。基于现场试验数据,研究发现:尾矿坝降雨入渗特性与一般的非饱和土坡基本相同,其实质为入渗率的变化过程;初始吸力的分布受太阳辐射作用的影响,由浅至深逐渐减小;降雨过程中,尾矿坝需要一定的初始反应时间,浅层反应速度较快,变化幅度较大,并浅层土土体吸力先达到稳定值;降雨强度的增大,土层中吸力反应速度较快,影响深度就较大;植被对尾矿坝的影响反映在植被降低了雨滴的冲击作用,植被有利于下渗,入渗深度增大,并且同深度吸力反应时间较早。其次,本论文为了验证现场试验,并深入探讨降雨入渗对尾矿坝的作用机理,利用大型商业软件GEO-SLOPE进行数值模拟,研究无植被情况尾矿坝降雨入渗特性,对有植被的情况进行数值模拟初探,并选择一些降雨特征及水文地质因素进行研究,研究发现:数值模拟得到的降雨过程尾矿坝的负孔压基本变化规律基本与在人工降雨尾矿坝现场试验相同;植被对尾矿坝的作用十分复杂;降雨强度、降雨持时、雨型和尾矿坝表层渗透系数对尾矿坝稳定性有明显影响;渗透系数的各向异性的影响特别显著。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-24
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  9-10
    1.1.1 课题背景  9
    1.1.2 课题研究的目的和意义  9-10
  1.2 国内外的研究现状  10-22
    1.2.1 尾矿库（坝）的研究现状  10-12
    1.2.2 降雨作用下非饱和土边坡性状的研究现状  12-13
    1.2.3 非饱和土降雨入渗基本理论  13-22
  1.3 本文研究的主要内容及技术路线  22-24
第2章人工降雨作用下尾矿坝的现场试验  24-48
  2.1 引言  24
  2.2 现场渗透试验  24-25
  2.3 人工降雨情况下尾矿坝现场试验场地  25-27
    2.3.1 场地概况  25-26
    2.3.2 场地处理  26-27
  2.4 试验操作  27-30
    2.4.1 人工降雨模拟  27-28
    2.4.2 仪器的布置与埋设  28-30
  2.5 试验结果及分析  30-44
    2.5.1 无植被覆盖尾矿坝降雨入渗特性  30-38
    2.5.2 有植被覆盖尾矿坝降雨入渗特性  38-44
  2.6 深入扩展试验  44-46
    2.6.1 试验仪器及埋设  44-45
    2.6.2 体积含水量的监测结果及分析  45-46
  2.7 小结  46-48
第3章降雨作用下尾矿坝的数值模拟及主要影响因素研究  48-63
  3.1 尾矿坝土体模型概述  48
  3.2 数值模拟方案  48-50
  3.3 数值模拟结果及分析  50-62
    3.3.1 尾矿坝降雨入渗特性  50-52
    3.3.2 降雨作用下有植被覆盖尾矿坝性状数值模拟初探  52-53
    3.3.3 主要影响因素的研究  53-62
  3.4 小结  62-63
结论  63-65
参考文献  65-71
致谢  71

降雨作用下尾矿坝的性状分析

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