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尾矿库是选矿厂的重要生产设施,是用来长期堆存矿石经过磨碎选别后有用成分达不到目前技术经济条件的选矿废弃物。尾矿库的安全与否,关系到作业人员、下游地区居民的生命和财产安全以及矿山生产生活的正常开展。一旦尾矿库发生溃坝事故,将会是矿山生产生活的重大灾难,可能造成人员伤亡、经济损失和环境污染。从尾矿库建设到运行的时间尺度来看,影响尾矿库安全的主观因素可能从选址、工程勘察、尾矿库设计、施工到日常的生产运行及安全管理,每一个环节上都有可能造成尾矿库积累下不可逆转的重大隐患和缺陷。由于尾矿库的建设期即是它的使用期,一般都是长达十多年甚至是数十年之久,故而尾矿库的设计对尾矿库施工和生产运行有着不可替代的长远的指导意义,其中尾矿库坝体稳定性分析是尾矿库设计的重要部分。目前在尾矿库设计中建立的坝体模型没有考虑尾矿沉积特性,还是以全尾矿的物理力学性质参数计算尾矿库的坝体稳定性,但是在尾矿库的建设过程中,尾矿从放矿口流向库内的过程中,颗粒由于自重不同,具有从粗到细逐渐沉积下来的特性,导致尾矿库建设过程的坝体结构会受到沉积特性的影响。因此研究沉积特性对尾矿库坝体稳定性的影响就极为重要。本文在分析沉积特性对尾矿库坝体稳定性的影响时从两方面入手分析,一方面是分析沉积特性对尾矿坝稳定性计算结果的影响;一方面针对尾矿沉积的不均匀性,计算尾矿坝稳定性的可靠度及尾矿材料的敏感度。通过分析得到以下结论:(1)本文以某尾矿库为工程实例,通过在放矿口和沿尾矿流动的方向实地取样,对取回来的样品,采用筛析法对样品进行颗粒分析试验,分析该尾矿库尾矿的沉积特性。按照《尾矿库安全技术规程》(AQ2006-2005)附录B中各级尾矿的平均粒径作为分类标准,划分沉积在库内各个位置的尾矿的类别。对不同类别的尾矿进行直剪试验和渗透试验,获得各类别尾矿的抗剪强度、凝聚力、渗透系数。(2)对于第一方面的研究,分别建立以全尾矿形成均匀的坝体结构(即不考虑沉积特性)和根据尾矿的沉积特性形成的坝体结构模型。运用有限元法对有沉积特性和无沉积特性的尾矿库坝体模型分别进行了渗流分析,比较有沉积特性和无沉积特性的尾矿库坝体模型分别在正常运行条件下和洪水运行条件下的渗流分析结果(浸润线的高度和孔隙水压力),结果都显示有沉积特性的尾矿库坝体渗流稳定性比无沉积特性的坝体稳定性好。(3)把渗流分析结果耦合到坝体稳定性分析中。通过考虑沉积特性和不考虑沉积特性的尾矿坝稳定性分析结果对比发现,在正常运行条件下和洪水运行条件下考虑沉积特性后计算的坝体稳定性安全系数值相比不考虑沉积特性计算得到的安全系数小,在特殊运行条件下考虑沉积特性后计算的坝体稳定性安全系数值相比不考虑沉积特性计算得到的安全系数大。从以上结果分析可以发现考虑沉积特性和不考虑沉积特性计算的尾矿坝稳定性是有差别的,因此很有必要在尾矿库初步设计的坝体稳定性分析中考虑尾矿的沉积特性。这样计算出来的坝体稳定性才符合尾矿坝实际的安全性。(4)在第一方面研究的基础上,考虑尾矿沉积的不均匀性,通过用蒙特卡洛法分析三种运行条件下的尾矿坝稳定性可靠度可知,尾矿库在正常运行条件下、洪水运行条件下的可靠性指标均大于《水利水电工程结构可靠性设计统一标准》(GB 50199—2013)中规定的3.2,但是在特殊运行条件下的可靠性指标低于规范值3.2,不满足安全生产要求,但是在第四章中采用三种极限平衡法计算的安全系数是满足安全生产要求的,可知使用可靠性分析方法计算坝体稳定性的必要性。(5)结合可靠性分析结果,分析影响尾矿坝稳定性的各类别的尾矿材料的物理力学参数的敏感性,得出在三种运行条件下尾细砂的内摩擦角敏感度最高,即对尾矿坝的稳定性影响最大。