尾矿坝的稳定性研究及发展分析

尾矿坝的稳定性研究及发展分析
作为我国工业生产安全的监测重点，同时也是我国环境保护的重点对象，尾矿坝的稳定性能非常的重要，因此在我国的相关企业中要对尾矿坝的稳定性进行专业的研究和评价。

文章针对尾矿坝的稳定性研究成果进行阐析和论述，希望通过文章的阐析和论述，能够为我国的尾矿坝稳定性的提升有一定的贡献，同时也对我国的工业安全发展贡献力量。

标签：尾矿坝；渗流稳定；坝体静力稳定；坝体动力稳定
我国的工业安全涉及很多的方面，其中的尾矿坝安全就是相对重要的一个环节。

因此我国的尾矿坝的稳定性能一直被我国的工业安全监督单位重点监控。

尾矿坝的坝体的稳定性能对于我国的尾矿库区的生产安全和生产稳定起着至关重要的作用，因此要格外重视。

我国的尾矿工程属于物理力学的研究范围，同时尾矿的边坡也是物理力学的研究范围，但是在实际的研究过程中对于尾矿库的稳定性研究就非常的少。

因此现阶段我国的尾矿库稳定性研究还是主要围绕着坝体的变形研究和稳定性能研究两个大的方面。

针对尾矿坝的文章研究我们目前有三个主要方面。

第一个方面是尾矿坝的渗流稳定性研究；第二个方面是尾矿坝的坝体静力稳定性研究；第三个方面是尾矿坝的坝体动力稳定性研究。

但是在尾矿坝工程中，伴随着坝体的不断加高以及加载形式的不断升级，同时还有土体的结构和类型的复杂程度等因素，我们的研究对象还要包含坝体土体的饱和度的变化规律以及孔隙的压力变化规律等。

我国近些年发生了很多的坝体生产安全事故，最为著名的应该是山西尾矿决堤安全事故。

事实表明，要求我国相关部门的技术工作人员对于尾矿坝的整体性能稳定性要有更加深入的研究和创新。

但是大的研究方向还是上文提及的三个稳定性研究。

1 尾矿坝稳定性研究中的渗流稳定性研究
尾矿坝稳定性研究过程中，使用到的最初的理论技术是十九世纪中叶创立的渗流基础相关理论。

渗流基础的理论主要经过了四个阶段的发展，慢慢的形成了现阶段分析和研究尾矿坝稳定性能的主要研究依据。

这四个阶段分别是：第一个阶段是在渗流基础理论的基础上增加了非饱和渗流的理查德方程式；第二个阶段是在第一个阶段的基础上增加了有限分法的数值模拟理论；第三个阶段是在第二个阶段的基础上增加了有限元的具体分析方法；第四个阶段是在第三个阶段的基础上增加了非稳定渗流的有限元计算。

经过了四个阶段的发展，尾矿坝的稳定性研究主要理论已经变得非常成熟，在实际的使用中也是应用范围非常广泛。

在尾矿坝的稳定性研究中的渗流稳定性研究最主要的研究因素是浸润线具体位置的确定。

因为浸润线的位置能够对尾矿坝的渗流稳定产生影响。

在尾矿坝中，一旦浸润线的位置在尾矿坝的坝面之外，或者是非常接近尾矿坝的坝面临界点，说明尾矿坝的稳定性非常的危险，有可能出现安全问题。

通常情况下，尾矿坝的浸润线的具体位置是根据尾矿坝的具体设计来确定。

在设计的过程中，一旦出现浸润线的位置没有到达设计文件的要求高度，就表明尾矿坝存在稳定性不足
的风险。

我国现阶段针对尾矿坝稳定性能的渗流稳定研究，主要的措施除了采用现场的实际勘探之外，还会使用渗流的分析技术进行分析，主要是通过半工业形式的试验来得出相应的数据进行分析。

现阶段渗流稳定研究主要有三种方法：第一种方式是理论求解；第二种方式是半工业试验；第三种方式是数值分析。

上述三种方式在渗流稳定性研究的过程中都会被应用。

在应用理论求解的过程中，我们首先要做的就是要对整个尾矿坝工程有一个总体的概括。

然后再通过相应的公式或者理论进行验证。

这种方法主要应用在较为简单的均质坝体工程中。

在面对较为复杂的排水褥垫尾矿坝，排水设施尾矿坝或者是堆积子尾矿坝等复杂的尾矿坝，理论研究还是有一定的局限，到目前为止还没有非常大的突破。

这种验证稳定性的方法主要是受到了技术上的局限导致没有取得突破。

在尾矿坝稳定性研究过程中的半工业试验的验证方法，主要就是根据现场的工程实际来进行一定比例的还原。

通常情况下是人工搭建尺寸和功能相匹配的尾矿坝工程样板进行试验。

这种稳定性研究方法主要是用在较大型的尾矿坝工程中。

在实际的理论研究中，半工业的稳定性试验被认为是和实际的工程稳定性最匹配的方法，同时通过具体的试验得出了相关数据更为真实有效，科学。

但是半工业试验有一个非常大的弊端就是试验的经济投入较大，中型或者小型的尾矿坝工程没有能力负担如此多的试验经费，因此在我国的很多尾矿坝工程中都没有取得较大范围的应用。

在尾矿坝稳定性研究过程中的数值分析法相较于前面的两种研究方法更值得被推广。

主要是由于数值分析方法有扎实的理论研究基础，同时计算的精准度较高，研究的投入成本较低。

鉴于上述的三个优点，数值分析法在我国上世纪中叶就已经有了非常高的应用。

数值分析法主要有三种方法来进行研究。

第一种是差分法；第二种是有限元法；第三种是边界元法。

差分法就是应用微积分的相关计算原理来进行相关的计算和研究，我国应用最广泛的是有限差分法。

稳定性研究中的有限元法主要是将物质能力作为试验计算基础，将渗流稳定问题嵌入其中来进行相关的计算和研究。

有限元方法现阶段我国应用最为广泛，主要是由于有限元便于计算，并且应用灵活。

计算或者研究的变量及形状可以随时发生改变。

我国在渗流稳定性研究和计算的方法中，有限元计算是最好的计算方式。

应用到的软件有两种：第一种是FLOW-2D软件；第二种是ANSYS-APDL软件。

2 尾矿坝稳定性研究中的坝体静力稳定性研究
在尾矿坝稳定性研究过程中，如果尾矿坝没有出现强烈震动或者周边没有遭受地震的危害，我们就认为尾矿坝现在处在一种静力的状态之下。

因此尾矿坝静力分析也称之为极限平衡分析研究。

在工程研究设计过程中，我们最常用的方式就是黏性土坡稳定性研究方法。

在进行坝体静力稳定分析时，除了上述理论计算方法外，主要还有半工业试验和数值分析方法。

进行坝体静力稳定性分析半工业试验与渗流稳定分析类似，由于成本过高在设计和工程评价中难以得到广泛的推广。

数值分析方法则得到许
多设计和科研工作者的青睐。

多数进行尾矿坝静力稳定分析的数值分析原理基本类似，主要是先选取初始折减系数F，对岩体强度参数C值进行折减，将折减后的强度参数（C’和φ’值）作为新材料参数输入，进行计算。

3 尾矿坝稳定性研究中的坝体动力稳定性研究
尾矿坝体动力稳定分析不同于静力稳定分析，主要考虑的是尾矿坝在震动条件下产生的饱和砂土液化、孔隙水压变化、不规则波作用及岩土体动力学参数对坝体的动力稳定性影响。

一直以来，成功地运用天然沉积砂土的动力学特性替代尾矿砂，提出了能够有效适用于尾矿砂的非线性动力模型和弹塑性模型。

4 结束语
通过上文的介绍，我们对于尾矿坝的稳定性的提升和处理有了一定的认识，希望我国的尾矿坝建设过程中能够对坝体的稳定性给予充分的重视，为我国建立质量过关的尾矿坝工程。

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