尾矿库是一种特殊的工业构筑物,它的服务期也是整个尾矿库的施工期。随着我国经济的持续发展,对矿产资源的需求也日益增多,由于尾矿库具有其特殊的工作性质,如若失事必将给国家、人民造成巨大的损失。目前,在我国现有的尾矿库中,有85%以上的尾矿库是采用上游式堆坝方法填筑的。上游式尾矿库虽然有工艺简单、运行成本低的优点,但相对于其他方法,上游式尾矿库浸润面较高,地震时容易引起液化,从而降低坝体的稳定性。因此研究上游式尾矿库的安全影响因素有着重要的意义。
本文以四方金矿尾矿库为基础,探讨有关上游式尾矿库关键技术的问题。首先对尾矿试样进行了物理力学性质试验:颗粒分析实验、比重试验 、渗透试验、压缩试验、固结排水剪切试验和固结不排水剪切试验。确定了各种尾矿的力学参数,为后续的数值计算提供土性参数。
研究坝体浸润线的影响因素对坝体的安全稳定有着重要的意义。首先,本文通过改变坝体各层尾矿的渗透系数,分析了尾矿的渗透特性对渗流的影响规律。其次,尾矿库的山体形式对浸润线也会产生影响,在坝顶宽度保持不变的情况下,建立不同边坡和不同初期坝宽度下的三维有限元计算模型,通过与二维模型计算结果的对比,分析岸坡坡度和初期坝宽度对浸润线的影响规律。
考虑到坝体的整体稳定性,上游式尾矿库的初期坝大多是修建在稳定基岩上的。但在特殊情况下,当为软弱基础时,就必须采取措施。四方金矿尾矿库的初期坝是建立在已闭库的原尾矿库尾砂面上,本文通过对碎石桩加固前后坝体的静、动力稳定性计算,得到了静力作用下的位移场和应力场,动力作用下的动剪应力场、加速度场和孔压比场等,并对其进行评价。