模拟降雨条件下尾矿溃坝对周边地形地貌局部演化影响

论文摘要

尾矿库是选取合适地形,对山谷口进行拦截或圈地形成具有一定容积,用以储存堆放尾矿的专用场地,是矿山的一大控制性工程。其中尾矿坝作为拦截尾矿的重要建筑体,是一个重大危险源。在一些不可抗因素如降雨、地震等作用下,一旦尾矿坝发生溃决,不仅会对人员的生命财产安全造成严重威胁,泄漏出来的大量尾矿还会改变周边局部地形地貌,对下游生态环境产生严重破坏。研究尾矿溃坝的破坏过程以及对周边地形地貌的影响,并对尾矿坝的稳定性做出合理评价及建议,对尾矿库的安全建设具有重要意义。在强降雨条件下,尾矿坝发生溃决的风险增加,目前,国内外对于尾矿溃坝的研究大都采用的是数值模拟方法,且多数聚焦于尾矿坝土体物理性质的变化和坝体的形变过程,针对溃坝事件的发生对周边地形地貌演化影响的研究数量较少。因此,本文采取室内试验的方式,模拟降雨条件下尾矿溃坝的发生,同时利用三维激光扫描这一新兴技术进行数据采集工作,为尾矿溃坝研究提供了新的思路。本文以四川盐源平川铁尾矿库为研究对象,通过实地考察尾矿库工程情况,结合室内试验,对尾矿坝溃决后坝体的形态变化以及周边地形地貌演化影响进行研究,具体研究内容及成果如下:(1)通过查阅和收集资料,总结分析了尾矿库堆坝的工作原理和特点,以及强降雨诱发的尾矿溃坝机理。本文讨论了在室内模拟真实库区环境和人工堆筑尾矿坝的可能性,采用堆筑物理模型的方式还原尾矿库及周边地形地貌,以三维激光扫描技术作为数据获取手段,提出了适用于室内尾矿溃坝试验的方法。(2)对平川铁尾矿库进行实地考察,分析了库区的地形地貌和地层岩性,通过现场取样,对尾矿颗粒进行了一系列土工试验,统计分析了堆积尾矿的物理力学性质,并根据试验结果做出液化判断,计算坝体安全系数,对尾矿坝的稳定性做出定量分析。(3)实地采取库区土料作为试验材料,在室内平台上搭建出物理模型,还原了平川铁尾矿库真实形态以及周边地形地貌、房屋建筑、道路等场景;搭建了一套由可控制离心水泵、储水箱、水管及喷头组成的室内人工降雨系统。物理模型和降雨系统的组合使用即可在室内模拟出强降雨下的尾矿溃坝事件。此外,物理模型和降雨系统均可多次循环利用,便于开展其他后续试验。(4)利用三维激光扫描仪对模型表面进行数据采集,并将尾矿溃坝前后两组点云数据进行比对。分析表明,尾矿溃坝除了坝体本身坍塌,泄漏的尾矿还会对下游造成冲击,在局部范围内改变尾矿库区地形地貌,对周边环境造成破坏。本文根据尾矿溃坝后的破坏结果,提出了关于尾矿坝的工程建议,以及提高坝体稳定性的措施。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 倪浩天

导师: 汪宙峰

关键词: 尾矿坝,稳定性分析,物理模型,室内降雨系统,三维激光扫描,地表形变

来源: 西南石油大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 自然地理学和测绘学,水利水电工程

单位: 西南石油大学

分类号: P931;TV122.4

DOI: 10.27420/d.cnki.gxsyc.2019.000233

总页数: 62

文件大小: 6336K

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