尾礦壩浸潤線的變化規律及其對壩體穩定性影響研究

《尾礦壩浸潤線的變化規律及其對壩體穩定性影響研究》是依託武漢工程大學，由張衛中擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：尾礦壩浸潤線的變化規律及其對壩體穩定性影響研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：張衛中
• 依託單位：武漢工程大學

項目摘要

上游堆壩法是我國尾礦壩的主要類型,潰壩是壩體失事的主要形式之一。本項目針對我國尾礦壩災害防治中的關鍵因子-浸潤線，以程潮鐵礦楊家灣尾礦壩為研究對象，採取理論分析、數值模擬、現場監測以及室內模型試驗相結合的方法對浸潤線變化規律及其對壩體穩定性的影響展開系統研究。主要研究內容有：影響壩體浸潤線埋深的主要因素以及各因素之間的疊加耦合關係研究；浸潤線變化的非線性混沌特徵及浸潤線埋深的非線性預測；考慮浸潤線埋深的壩體穩定性分析的地質模型和力學模型建立、尾礦壩變形和破壞規律的堆壩模型試驗研究、數值模擬分析等，並將浸潤線變化規律及對壩體穩定性影響分析體系研究成果套用於實際工程進行有效性驗證，為尾礦壩的潰壩機理及災害治理提供依據。本課題的研究將突破尾礦壩地質災害防治的瓶頸問題，為尾礦庫的安全評估與管理、預測預報、尾礦壩的災害治理打下堅實的理論基礎，具有重要的理論價值及良好的推廣套用前景。

結題摘要

隨著尾礦壩逐漸進入服役期和閉庫期，近年來尾礦庫的事故越來越多，引起社會的高度關注，尾礦壩的穩定性問題是近年來研究的熱點問題。本項目針對我國尾礦壩災害防治中的關鍵因子—浸潤線，以程潮鐵礦楊家灣尾礦壩為研究對象，採取理論分析、數值模擬、現場監測以及室內模型試驗相結合的方法對浸潤線變化規律及其對壩體穩定性的影響展開系統研究。主要研究成果有： ①對影響壩體穩定性的主要因素進行了總結分析，歸納總結乾灘面長度、堆壩坡度、尾砂密實度、浸潤線高度等因素對壩體穩定性的影響，在此基礎上了建立尾礦壩潰壩事故樹分析模型； ②採用正交最佳化的方法較為系統地分析了影響壩體浸潤線分布的主要因素，包括：各層滲透係數之比、尾礦壩乾灘長度、尾礦堆壩上游高度、下游坡度等因素的排序，以及對尾礦壩浸潤線的特殊影響，並對這些因素之對浸潤線影響進行了疊加耦合分析在此基礎上建立了浸潤線疊加影響函式；並分析了浸潤線疊加影響函式的耦合關係；考慮浸潤線變化的非線性混沌特徵對浸潤線埋深變化進行了非線性預測分析方法研究； ③建立了考慮浸潤線埋深的壩體穩定性分析的地質模型和力學模型，研究浸潤線分布對壩體穩定性的影響，並得出了考慮浸潤線浸出高度對壩體穩定性影響的計算公式； ④採用堆壩模型試驗研究和數值模擬分析結合的方法對尾礦壩變形和破壞規律進行了詳細分析等，重點分析了浸潤線變化對壩體穩定性影響； ⑤對尾礦庫遠程監控系統進行了最佳化設計研究。包括尾礦庫等級與監測項目的最佳化選擇（監測位移、浸潤線、乾灘、庫水位、降水量，必要時還應監測孔隙水壓力、滲透水量、混濁度等），主要監測項目所用設備的選型，預警閥值設定研究等。重點對尾礦庫浸潤線監測的布點方法、浸潤線變化規律非線性預測方法、各監測參數預警閥值設定進行了研究； ⑥為分析攔擋壩對尾礦壩潰決泥沙的攔截效果，以雲南某在建尾礦庫為工程背景，依據相似理論，並運用尾礦壩潰決模型試驗裝置，深入分析攔擋壩設防高度對尾礦壩潰決泥沙攔截效應。 上述研究成果為尾礦庫的安全評估與管理、預測預報、尾礦壩的潰壩機理、尾礦壩的災害治理打下堅實的理論基礎，具有重要的理論價值及良好的推廣套用前景。達到了預期的目的。