基于强度折减理论的尾矿坝稳定性研究.doc

摘要：尾矿库是矿业开发中必不可少的重要设施,是矿山的3大基础性工程之一。我国非煤矿山每年产出尾矿约3亿t，基本上堆存在大约1500座尾矿库中，由于尾矿库的建设标准低，筑坝、维护、管理技术水平较低，大量的尾矿库带病运行，又得不到有效的治理，其安全状况不容乐观。在这些尾矿库中，正常运行的不足70%，相当数量的尾矿库都处于险、病、超期服务状态，这是一个巨大的潜在隐患，甚至是灾难。而且许多尾矿库的地理位置十分重要，有的位于大江、大湖、重要水源地上游，有的位于重要公交设施上游,有的在密集的居民区上游。一旦坝体塌垮就会造成重大的人员伤亡和财产损失，并产生严重的环境污染，因此库坝的安全稳定性至关重要。随着计算机技术的飞速发展和有限元技术的日趋成熟，大型的有限元分析软件正被越来越多地应用于工程中。这种有限元软件一般都有良好的前后处理功能和强大的计算内核，由于尾矿坝坝体的特殊性，对此类坝体的稳定性的计算目前尚处在探索阶段,应用的还很少。

针对目前我国尾矿库存在的安全问题,根据ANSYS软件的特点和功能，提出了利用ANSYS对尾矿库进行建模、有限元分析、计算、仿真等，且将强度折减理论与ANSYS软件相结合，利用ANSYS软件后处理功能，动态显示水平位移与剪应变图的演化情况，分析尾矿坝的稳定性。以静力平衡计算收敛，特征部位位移突变及剪应变云图中所产生的塑性区贯通坡脚到坡顶情况作为尾矿坝失稳判断依据，求得尾矿坝的安全系数为 F，并搜索到尾矿坝的临界滑动破坏面，进而合理评价尾矿坝的稳定状态。为尾矿库的安全管理提供一定的依据。本研究就是尝试利用ANSYS软件来进行尾矿坝的稳定性计算，从而为类似计算作一些铺垫,以起到抛砖引玉的作用。

关键词：尾矿坝 稳定性 强度折减理论 数值模拟

目录

摘要

ABSTRACT

1 绪 论-1

1.1研究背景-1

1.2研究的目的及意义-1

1.3国内外尾矿坝稳定性研究现状-2

1.4研究内容、研究思路及技术路线-4

1.4.1研究的主要内容-4

1.4.2本课题研究思路-4

1.4.3本课题的技术路线图-4

2 边坡稳定性的分析方法-6

2.1极限平衡方法-6

2.1.1这种计算分析方法遵循以下基本假定-6

2.2.1极限平衡方法包括下面几种方法-6

2.2数值分析方法-7

2.3本论文计算方法的选择-9

2.3.1强度折减法的理论基础-9

2.3.2论文计算方法选择强度折减的依据-10

3 尾矿库基本情况-11

3.1基本概况-11

3.2库区场地的工程地质条件与水文条件-12

3.2.1 地形地貌-12

3.2.2场地地震及区域稳定性评价-12

3.2.3地层结构-12

4 基于ANSYS的尾矿坝稳定性分析-13

4.1 ANSYS软件介绍-13

4.1.1 ANSYS环境简介-13

4.2.2 ANSYS软件主要技术特点-14

4.2计算模型-15

4.3材料的本构模型与参数-16

4.4计算过程-19

4.4.1创建物理环境-19

4.4.2建立模型和划分网格-19

4.4.3施加约束和载荷-19

4.4.4求解-19

4.5有限元强度折减法的稳定性计算及结果分析-20

5 尾矿库的防护措施-26

5.1尾矿坝的风险来源-26

5.2尾矿坝的实际安全防护措施-26

5.2.1固砂护坝-26

5.2.2疏水排洪-26

5.2.3日常检查-26

5.3尾矿库运行阶段的一般措施-27

6 结 论-28

参考文献-29

致 谢-31