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目前我国95%以上尾矿坝属于上游式尾矿坝,坝体浸润线偏高,加之近些年来我国地震活动愈发强烈,因此一旦尾矿库发生地震液化,随时会有溃坝的风险,其带来的后果也难以估计。据此以某尾矿库的现采尾矿砂为研究对象,通过研制能显著减小边界效应且适合于试验的小型刚性模型箱,开展了地震作用下尾矿砂液化及流动试验,在引入并改进基于粒子群法的支持向量机算法基础上,建立了液化的阈值模型,并借鉴流体力学中动力表观黏度的概念,基于一维剪切梁模型,推导出尾矿砂液化后的流动方程,同时提出了流动判别因子,有如下成果:(1)地震作用下尾矿砂液化试验研究表明:同等地震动峰值加速度(PGA)下,尾矿砂在El Centro波作用下反应更加明显,即更容易使尾矿砂发生液化;尾矿砂的动土压力与地震动能量息息相关且呈现出典型的空间效应;三种PGA作用下在距地表45cm深处,地震动持时均有明显的缩减并出现了地震动剪切带;尾矿砂的孔压发展均可分为典型的三个阶段:震动开始的孔压快速增加阶段、达到初始液化以后处于高孔压状态、以及完全液化后呈现出来的快速消散阶段;当震动进行到一定的程度时,应力—应变滞回曲线表明饱和尾矿砂在一个周期内出现了剪胀和剪缩交替现象;并且孔压比的发展相对于地震动下剪应力和剪应变的发展具有滞后性。(2)通过对试验中得到液化表征因素提取,基于SPSS软件进行因子降维分析,得到了适合因子分析的液化影响因素,在引入并改进粒子群—支持向量机(PSO-SVM)算法基础上,建立了液化阈值模型,同时与已有的遗传算法(GA)和网格节点搜索法(GS)进行了对比,表明采用PSO-SVM算法不仅计算速度快,而且预测精度更高,准确率达到92.7%,体现了其更好的适用性。(3)应用流体力学相关理论,得到地震动作用下尾矿砂呈现出非时变性非牛顿流体的特性,液化后尾矿内表观黏度在瞬时降低以后,随着应变率增加,表观黏度几乎不变,此时尾矿砂在地震动作用下液化后流动因子均小于1;同种地震波作用下,即地震动持续时间相同时,PGA越大尾矿砂的剪切稀化作用越明显、流动趋势越显著;相同PGA下,El Centro作用下尾矿砂内呈现出更强的流动特性。(4)应用所提出的液化后尾矿砂的流动模型与现有的研究成果相对比发现其具有良好的适用性,尾矿砂与普通饱和砂土类似在液化后都具有流体特性,这也表明从表观黏度与剪应变率的变化角度来研究液化后的尾矿砂的流动特性是可行的。该论文有图94幅,表30个,参考文献108篇。