橡胶坝稳定性分析（共9篇）
橡胶坝稳定性分析 篇1
摘要：橡胶坝是用高强度合成纤维织物做受力骨架,内外涂敷橡胶作保护层,加工成胶布,再将其锚固于底板上成封闭状的坝袋,通过充排管路用水(气)将其充胀形成的袋式挡水坝。主要由土建部分、坝袋及锚固件、充排水(气)设施及控制系统等部分组成。具有结构简单、施工方便、造价低、工期短、抗震性能好,适应各种自然环境,管理方便,运行费用低等特点。橡胶坝根据填充介质不同分为充水式和充气式两种,本工程采用的是充水式橡胶坝,充水式橡胶坝在各种水文条件下综合运用稳定性好,充排时间要长于充气式橡胶坝。本文主要叙述了淮南市山南新城区城市D水系橡胶坝施工技术及对新城区建设生态环境的影响。
关键词：橡胶坝,坝袋安装,城市生态
1工程概况
山南新城区D水系全长3.65公里,全段设置橡胶坝3座,设计坝高2.2米,内压比1.3。坝袋材料采用天蓝色无搭接缝橡胶坝袋,充胀介质采用冲水方式。坝袋采用双锚固线形式锚固,锚固槽为暗槽设置,坝袋上下游锚固线采用外锚固,端部堵头锚固线采用内锚固。为保证橡胶坝运行安全及水流平稳,坝下游设置消力池和海漫。橡胶坝顺水流方向宽3.4米,底板厚0.8米,采用C25钢筋混凝土结构,下设前后齿墙。坝上、下游各5米采用浆砌块石挡墙与生态挡墙顺接。
2橡胶坝的特点
2.1橡胶坝结构简单、造价低,可减少投资30%～70%。橡胶坝整个档水体积除有薄薄的胶布之外,都是水或空气,可说是以水挡水,可节省钢材30%～50%,水泥50%左右以上。
2.2坝袋安装时间快,只需3天～14天即可安装完毕,多数橡胶坝工程当年施工当年受益,施工工期短,整个工期一般为3个月。
2.3橡胶坝是坝体为柔性软壳结构,能抵抗地震、波浪等冲击,且止水效果好,跨度大,汛期不阻水,可用于城区园林美化。橡胶坝不阻水,止水效果好橡胶坝袋锚固于底板和岸墙上,基本能达到不漏水。
2.4橡胶坝袋的使用寿命一般为15～25年,维修少,管理方便。
3施工工艺
3.1坝基施工
坝基施工工艺流程:开槽、清基→验槽→土工布、碎石垫层→立模→钢筋安装→预埋件→混凝土浇筑→养护。
①开槽、清基:机械开挖距设计槽底20cm时,采用人工清底。在基坑两侧挖排水沟、集水井,抽排积水。
②验槽:主管技术员、质检员对基坑尺寸、标高进行验收符合要求后,报监理、业主进行验槽,验槽合格方可进入下道工序施工。
③碎石垫层:验槽合格后,即可进行垫层施工,碎石垫层厚10cm。
④立模:为保证混凝土的成型质量,采用整拼整装胶合板模板体系,确保墙体模板拼装质量。模板横向背楞为2Φ48×3.5钢管,竖向背楞为50mm×100mm方木,对拉螺杆为Φ14。穿墙螺栓考虑防水要求,采用带止水钢板的对拉螺杆。穿墙对拉螺栓,纵横间距为500mm。为避免割除螺杆时在墙上留下痕迹影响混凝土成型后效果,封模时在螺杆两端穿上15厚Φ40楔形木塞,螺杆割除后用高强度等级防水水泥砂浆填坑。
⑤钢筋安装:保护层采用垫预制砂浆块的方法,面板钢筋顶部为防止混凝土浇筑过程中受混凝土冲击产生坍陷,采用架立筋支撑加固。钢筋制作尺寸及搭接长度均严格按规范控制。
⑥预埋件。安装方法:将预埋螺栓穿入垫板,在背面用电焊点焊固定,同时在螺栓下端弯钩内侧用φ10钢筋将螺栓逐个用电焊固定,连成整体,安装时用经纬仪、水准仪校正后加固。预埋充排水管和超压溢流管.:充排水管和超压溢流管按测量中心线安装在图纸设计位置上,管端口处用木塞临时封堵,以免异物落入管内。
⑦混凝土浇筑。浇筑前应将模板内的垃圾、杂物以及钢筋上的油污等清理干净,并检查钢筋的保护层垫块是否垫好。使用木模板时应浇水湿润模板。使用混凝土泵车时泵与输送管连通后,应按混凝土泵使用说明书的规定进行全面检查,符合要求后方能开机进行空运转。混凝土泵送前,应先将与混凝土配合比同组份的砂浆运至施工现场用来润滑泵车及管道,砂浆应均匀分布在模板上,不得集中浇筑在同一位置,以免影响原混凝土结构强度。
对于接茬处混凝土应先浇筑5-10cm与混凝土配合比同组份的砂浆,以保证新旧混凝土有效的结合。
混凝土浇筑应连续进行,若受客观条件的限制必须间歇时,间歇时间应尽量缩短。混凝土运输、浇筑及间歇的全部时间,不得超过下表,否则必须按规定设置施工缝。
注:当混凝土中掺有促凝或缓凝型外加剂时,其允许时间应根据试验确定。
3.2消力池、海漫
消力池顺水流方向长度10米,由下至上结构为布设土工布一层,铺设碎石垫层厚10cm (预埋排水管段碎石垫层厚40cm),浆砌片石厚50cm,C20素混凝土30cm。消力池预埋DN50PVC排水管,间距1米,呈梅花排列。
海漫顺水流方向长度10米,由下至上结构为布设土工布一层,铺设碎石垫层20cm,干码块石90cm(块石粒径300-500)。
3.3坝袋安装
①坝底、管道内杂物清除并冲洗干净,将底垫片铺在底板上,铺好后,上下游暂用混凝土压轴临时固定,两端按设计要求用锚栓固定,并同时开孔安放进出水管水帽。
②底板胶片安装好之后,即将坝袋胶布平铺在底垫胶片及下游底板上,以坝袋中线与底板中线相重合为控制标准。
③坝袋锚固时,应先下游,后上游,最后两端边墙的顺序进行。锚固槽内最底一层先铺橡胶找平片,然后将坝袋底垫片铺上,在坝袋与底垫片之间应放置止水海绵胶片且其上下面均用氯丁胶与坝袋及底垫片粘上。然后将坝袋端头从上方反折过来,在其上面放置一层补强胶片。补强胶片、坝袋、止水海绵胶片、底垫片及找平垫片均需按螺栓位置进行钻孔。布好后上面放置槽钢压板。
④待上述工作完成后,螺栓有丝部分应用黄油涂抹再放上垫片上第一个螺母,螺母拧紧按顺序进行。
⑤坝袋充水试验
待坝袋充满水,检查坝袋四周漏水情况,如发现漏水应做好标记,等坝袋放完水后再处理。坝袋充满水放置一天后将其内水放净,逐个螺母进行检查,按以上程序再一次拧紧后,上第2个螺母。这些工作全部完成后,在槽钢内用沥青将螺栓及螺母浇上,再用厚一点的塑料布将其盖上以便下一次更换坝袋时螺栓能正常使用。最后用1:2水泥砂浆将锚固其余部位封死抹平。坝袋安装全部完成后,应组织技术人员、质检员进行全面质量检查,然后再请监理、业主检查验收。
3.4边墙及上、下游护岸工程
边墙采用C25钢筋混凝土直墙,厚0.8米,上、下游浆砌块石圆弧挡墙与两岸生态挡墙平顺连接。
边墙施工操作要点
(1)首先进行轴线施测,为了便于边墙轴线定位,除了施测出墙边框线外,宜沿纵横向定出偏轴。
(2)墙边框线放线结束后,木工在墙根部设置脚箍,设置脚箍的目的是:固定墙轴线位置,冋时防止墙根部漏浆形成烂根;脚箍的设置方法:采用水泥钉将15mm厚胶合板板条钉在楼面上,其中胶合板板条应成封闭状方框,板条宽度约50～100mm。墙钢筋定位采用在墙钢筋骨架根部焊接定位筋的办法,定位筋采用直径12的螺纹钢,焊在墙主筋上,定位筋长度同墙截面尺寸。优先选用打脚箍法,墙脚箍的设置一方面可以固定墙根部轴线位置,另一方面可以堵塞墙根部缝隙,防止漏浆。
(3)木工班在设置脚箍的同时,可以搭设满堂支撑;钢筋班进行墙钢筋的竖向焊接和绑扎作业。
(4)满堂支撑搭设完毕后,按照《建筑施工模板安全技术规范》要求检查合格后。采用侧模包底模的方法,即侧模夹住底模,底模下部设加劲方木托住侧模,侧模外侧方木包住底模下部加劲方木的“二次包角法”,此方法的作用可有效防止漏浆。外侧模板施工时,墙钢筋仍可继续进行绑扎,互不影响。
(5)模板安装完毕后,将支模与焊绑钢筋时产生的垃圾清除,可在验收模板时,同时验收墙钢筋一道进行验收,验收合格后,验收合格后进行混凝土浇筑。
(6)注意事项
①由于本方法为墙混凝土一次浇筑,需认真验算支撑系统的稳定性。
②混凝土采用泵送商品混凝土效果更好。
③如钢筋较密,墙混凝土振捣应选择小直径振动棒或采用附着式振动器在墙模板外侧进行振捣,防止漏振。
4城市生态效果
橡胶坝具有安装简单、工期短、造价低廉、节省钢材、木材、水泥、不阻水、能保持河道泄流断面、操作灵活、管理方便、有较好的抗冲击性能、环境美化等优点,因此在城市建设中发展非常快。淮南市山南新城区橡胶坝建成后,将使河道蓄水形成梯级景观水面,加上两岸生态绿化,组成一道靓丽的风景线,有利于改善城市生态环境,使整个水系成为一条集经济、生态、景观于一体的河流,真正成为山南新城的生命之源,成为新城区经济发展不可缺少的重要动脉。
5结语
综上所述,在本地区实施橡胶坝建设,不仅能提升城市建设的魅力,还能推动城市的绿化工程发展,能够有效的提高工程的施工质量,是值得大力推广的一种低水头挡水建筑物。
参考文献
[1]中国华北市政工程设计研究总院《淮南市山南新城D水系橡胶坝施工图设计》
[2]《橡胶坝技术规范》SL227-98
[3]卢小志,赵刚.城市水文地质管理应用研究分析[J].黑龙江科技信息.2012(08).
橡胶坝稳定性分析 篇2
1、海漫段消力池段已施工完成。消力池护坡还没有浇筑，通过海漫段护坡，出现砼滑坡问题。在9月7日有设计院、甲方、监理、施工方就护坡滑坡问题，四方研究说：下次砼护坡浇筑，砼托落渡控制在7—8个，不用泵车，用铲车和勾机一抖一抖抬到位，用人工整平，在用振捣棒振出浆来，面要平整。
2、橡胶坝底板工程。底板厚0.8米，地板预埋件多，质量要求严格。做到预埋件横平竖直，焊接牢固。预埋螺杆、丝口一定要保护好。浇筑砼是决不能把螺杆压底倾斜，浇筑砼一定要在白天。
3、进排水管道一定要按设计标准。管道位置正确，管道经过二次试压，钢管试验压力0.4MPa，保持10min无渗漏。所有试验项目应详细记录，以作为验收资料。下部工序把管道分层填夯实。
4、泵房位置西距离防渗墙4.5米，北距离防渗墙1.5米。土方开挖深度7.5米，计划分2—3层开挖，开挖土方4米深，土全部外运。开挖时计划泵房东边修一条路，泵房挖到位。在泵房东南挖个积水坑抽水，等把泵房侧墙浇筑完，把水泵去掉开始回填土方。回填土方要分层30—50公分压实。
橡胶坝稳定性分析 篇3
1 三维有限元计算模拟研究
1.1 橡胶坝坝基的渗流模型建立
建立橡胶坝坝基的渗流模型, 要结合橡胶坝坝基所处的区域位置和地质条件进行数据收集和分析。本次三维有限元模拟实验以某水库为原型, 进行详细的数据分析。基本的橡胶坝坝基是由地表覆盖层、强透水层和分基岩三层构成, 根据三维有限元计算方法建立的橡胶坝坝基模拟图可清晰地看到坝基每层的材料、厚度、结构分布。橡胶坝坝基区域的地质相对较为复杂, 三维有限元计算方式, 能结合模型网格图和三维立体图对橡胶坝坝基分析和验算, 并根据水位调节的不同, 进行模拟实验确保研究结果的准确性和可靠性。本次实验中的水库橡胶坝内牙设计值为1.29, 坝长640.0m。根据橡胶坝地质分析可得:杂填土厚度最大值为14.3m, 主要成为是石块、砖块、砂石、泥土和缓凝土等;横河的向宽为640m, 橡胶坝坝体到海漫、消力池的距离为644.0m;根据坝基到地表铅直方向开挖61.8m。
1.2 三维有限元计算的基本参数
结合橡胶坝坝基所处区域的地质情况及地层分布状况与橡胶材料的渗流特性、水平方向的防渗流位置, 把渗流场的计算区域分为六层, 如表1。
1.3 边缘条件和工况的分析
为了确保橡胶坝坝基渗流情况的稳定性, 在三维有限元计算实验中, 将橡胶坝坝体当做不透水边缘, 在实验中不做分析。一般橡胶坝的渗控设计主要是铺盖长19.9m, 厚度为半米的钢筋混凝土。在实验中, 将上游和下游的垂直边界设置为已知水头边界;关于地表面边界的消力池和海漫等按照渗出边界进行计算;将底边界和橡胶坝坝体一样设置为不透水边界。为了了解水平铺盖对橡胶坝坝基渗流的作用和影响, 本次研究中, 将通过三个工况进行计算分析:第一, 对塌袋地基没有进行防渗铺盖技术应用时, 橡胶坝的正常储水水位是67.9m, 坝基下游的水位是62.1m;第二, 当坝袋充涨, 对塌袋地基进行防渗铺盖技术应用, 橡胶坝坝顶的溢流水深0.23m, 洪水水位设计为69.9m, 坝基下游的水位是62.1m;第三, 对塌袋地基进行防渗铺盖技术应用时, 防洪高水位时68.9m, 坝基下游的水位是62.1m;第四, 对塌袋地基进行防渗铺盖技术应用, 正常的储水水位是67.9m, 橡胶坝坝基的下游水位为62.1m。
2 研究结果
根据三维有限元计算实验可知, 第一, 在没有防渗流的措施, 橡胶坝坝基上游的水头值比较高, 无法满足渗流稳定的需求;第二, 通过设置水平方向铺盖对橡胶坝坝基进行防渗流措施后, 上游的水头值降低, 等值线的分布也较为均匀, 基本上能满足橡胶坝坝基渗流的需求;第三, 对橡胶坝坝基进行水平铺设防渗透措施后, 及时在橡胶坝坝基渗流情况最不稳定时进行水位调节, 不会破坏坝基的渗流, 确保了橡胶坝坝基的稳定性和安全性。因此可了解到水平铺设在坝基中的应用, 具备良好的防渗漏效果, 而且能有效控制橡胶坝坝基的渗流情况。
3 研究讨论
通过三维有限元计算实验可知;调节橡胶坝上游水位, 进行蓄水排涝, 促使下游形成潮水, 长年累积, 潮位会出现变化, 从而对橡胶坝坝基造成影响。水平铺设在坝基中的应用, 具备良好的防渗漏效果, 而且能有效控制橡胶坝坝基的渗流情况。经过科学合理的防渗透施工后, 调节水位对橡胶坝坝基渗流不会造成破坏。
4 结语
综上所述, 随着科学技术的进步, 为了满足市场经济发展对水利工程的需求, 针对河流水位调节的, 橡胶坝代替了土石坝在水利工程中的应用。为了探讨上游水位降低和下游水位调节对橡胶坝坝基的具体影响, 通过三维有限元计算方法对橡胶坝坝基的渗流情况进行三维模拟实验研究, 根据三维有限计算的基本参数模拟橡胶坝区域地层和水位的空间分布, 对橡胶坝坝基建立渗流模型, 结合边缘条件和工程具体情况进行计算和分析。研究结果显示, 对橡胶坝坝基进行平面铺设防水措施, 能有效控制上游水位调节对橡胶坝坝基的渗流影响, 确保橡胶坝坝基的稳定性和安全性。
参考文献
橡胶坝施工的实习报告 篇4
随着个人的文明素养不断提升，报告使用的次数愈发增长，其在写作上具有一定的窍门。那么大家知道标准正式的报告格式吗？下面是小编精心整理的橡胶坝施工的实习报告，欢迎阅读，希望大家能够喜欢。
一、实习计划
本次实习时间为20xx年10月10日至12月12日，地点为汉阴县月河湖3#坝施工现场，具体安排是通过有关技术报告、专家现场讲解，让我们了解设计、勘测、监理及施工组织等方面知识，使我们获得一定的生产实践技能，并了解和掌握水工工程施工原理、方法和管理手段，为今后的继续学习和工作打下了良好的基础。
二、工程概况
汉阴县城区月河蓄水成湖工程是指县城月河西起观音河口，东至余家河口，全长2。75KM的河道治理工程；拟建四座橡胶坝，3#坝只是其中的一座。3#坝设在东大桥下游80米处。坝高2。5米，坝长80米。蓄水河段长780米，蓄水水面65000m2，蓄水量为9。1万m3。主要由坝座、坝身、冲砂闸、调节闸、充水设施、排水设施、排污涵管、启闭机亭阁、栏杆及河道清淤等工程组成。
三、工程施工
㈠施工总体布置及施工导流
因该主体工程施工工作面是在河床，故施工导流尤为关键。施工导流分三期进行，坝体构筑物分两期施工。第一期，将坝座主体沿坝分为左、右两下坝段，左、右段分别长60米和20米；第一期施工导流布置在右坝段，长20米，坝体左坝段按施工程序进行施工：施工放线→基础开挖→坝座侧墙砌筑→浇筑防渗墙→坝体腹部砂砾夯实→由左起按坝体横向伸缩缝分段（每10米一段）向右延伸逐段进行垫层砼浇筑→坝座面板钢筋制安→坝座面板砼浇筑等。左坝段坝座完成后，进行第二期导流，即将二期导流堰置于完工后的坝座中段坝面，右坝段（包括闸门、集水井、充排水系统工程）完成后，进行第三期导流，即导流入闸。然后进行坝袋安装及坝袋充水实验。
㈡主要施工方法
1、基础砂砾石开挖
橡胶坝坝座基础开挖采用1M3挖掘机倒退式开挖，挖至黄板下0。5米处，机挖不到处人工进行补挖。要注轮廓平顺，凸凹相差不超过0。2米，避免基坑地形突变。基础开挖好经监理工程师验收合格后，及时浇筑砼垫层。
2、浆砌石坝座基础
砌石采用座浆挤浆法砌筑，砂浆采用机械拌和，胶轮架子车运输，具体施工要求如下：
①石料：砌石的石料按施工图纸规定或监理人员要求选用质地坚硬，最小厚度不小于20cm长底各为厚度2—3倍的无风化、尖角、棱边剥落和无裂缝、无污垢水锈的新鲜石。
②砂的质量应符合现行规范，砂料要求料径为0。15—5mm，细度模数为2。5—3。0，其最大料径不大于5mm。
③水泥和水：每批水泥均应有厂家的品质试验报告，应按国家的行业的有关规定，对每批水泥进行取样检测，必要还应进行化学（教学案例，试卷，课件，教案）成分分析。检测取样以同品种同标号200—400t为抽样单元，同时应符合规范的规定，复测的项目应有凝结时间、安定性、强度等试验。
水质：拌和及养护砼所用的水，以饮用水为标准。
④砂浆：必须严格的按照配合比配料，机械搅拌。拌和时间不少于2—3min，随拌随用，间隙时间不得超过技术条款规定，在运输途中如出现离析现象，砌筑前应重新拌合使用。
⑤砌石：砌石体采用铺浆法砌筑，砂浆稠度控制在30—50cm，当气温变化时，适当调整，砌石应先砌外侧再砌内侧，转角处和交接处同时砌筑，砌筑石料时料石放置平稳，砂浆铺设厚度略高于规定的夹缝厚度，其高出厚度应为5—8mm。料石砌体上下错缝搭砌。
⑥养护：砌石在砌筑后12—18小时之间应及时养护，采用麻布覆盖经常保持湿润，养护时间不少于14天。
⑦水泥砂浆勾缝：在砌筑后24小时进行，缝宽不小于砌缝宽度，缝深不小于缝宽2倍，勾缝前必须将槽缝冲洗干净，不得残留灰渣和积水，并保持缝面湿润。
3、砼坝面施工
①垫层区施工：
A铺料
现场指挥人员按照监理工程师指定的场地进行各种上坝料的倒放，防止粗料、细料混合。铺料采用进占法。
铺料要近似水平并防止分离，施工中要严格控制每层填筑料厚度不大于４５０ｍｍ，垫层料填筑时应沿水平面向上游方向超填３０ｃｍ，以防止坡面自然沉降，在超填部分与设计交接处做明显标志，以避免超填过多而增加修坡工程量及垫层料浪费。
当填筑垫层料时，其铺料后的高程与过渡料铺料高程一致，以便同时碾压。
B平料
严格控制各种上坝料的填筑厚度，在工作面上放置标有相应填筑厚度的钢筋架，现场指挥人员可根据钢筋架的高度指挥推土机平料，控制填料厚度。
C洒水
从右坝头７９１ｍ高程水池铺设供水主管及支管，利用胶管将水引致工作面，加水量为堆石体的１０％。
D碾压
垫层料、过渡料水平碾压使用的机械是德国生产的ＢＷ２１９Ｄ／２自行式振动碾，其工作效率高，性能稳定，碾压速度控制在１．８～２．４ｋｍ/ｈ，振动频率为每分钟１１００～１５００次。碾压过程采用进退错距法，每次错距控制在３０ｃｍ以内。碾压遍数不少于６次，最终以填筑体的碾压试验成果能达到压实干密度２．２ｇ/ｃｍ２或空隙率为１９％来确定。
②砼坝面及砼截水墙
A规模
砼坝面长80米，宽9米，厚0。4米。纵向每10米长设一沥青木板伸缩缝，横缝只在坝面中间设置一条。
B采取有效措施保证混凝土施工质量
本地气候温和，但本次施工是在夏季，降雨量偏多，降雨天数多，这给面板混凝土施工带来很多不便，特别是中间部坝面砼长度达80多米。为此在施工中采取了以下主要措施。
（１）在坝面混凝土施工前做好各方面准备工作。一是组织全体施工人员进行全方位的技术交底工作，让所有参与者在施工前做到心中有数；二是做好各种材料准备工作；三是分工明确，做到试验、质检、生产部门层层把关，确保坝面混凝土施工质量。
（２）结合工地雨天多，在制作滑模时，在滑模架后部挂长１０ｍ的彩条布，保护新浇混凝土在初凝前不受风雨影响。混凝土终凝后及时采用麻袋覆盖，连续洒水养护。同时在拌合站每班安排试验人员测试砂石料实际含水量，及时调整施工配合比。在实际施工中，白天混凝土出机坍落度控制在５～７ｃｍ，夜间控制在３～５ｃｍ，仓面混凝土坍落度一般保证在１～３ｃｍ较为合适。
（３）为保证布料均匀，在１２ｍ宽的浇筑块上部采用两道主溜槽，下部距滑模１０～１２ｍ采用每道主溜槽分成两道共四道分溜槽给仓面供料。每次下料保证距滑模８０～１００ｃｍ范围均匀布料。滑模宽１．５６ｍ，每次滑升距离严格控制在３０～４０ｃｍ。另外采用二次压面，提高混凝土外观质量，改善防裂效果。
C施工缝处理
大坝混凝土分层分块浇筑产生的水平施工缝，缝面一般有水泥浮浆所形成的乳皮，严重影响了层间结合，降低抗剪和抗拉强度，采取措施处理好施工缝面是确保大坝混凝土施工质量的关键问题之一。
c1施工缝面处理标准
混凝土缝面处理标准：“去掉乳皮，微露粗砂，表面粗糙”。为此，需在浇筑前清扫缝面上的污物和灰尘并排除积水。
c2施工缝面处理方法
①人工凿毛：劳动强度大，工效低；
②高
压水冲毛：冲毛水压力达25~50MPa，效率高，间歇期超过2周，冲毛效果差；
③低压水冲毛：在混凝土终凝后，用0。3~0。6MPa的水压冲毛，可能会冲掉2~3cm厚的表层混凝土；
④利用风砂Q冲毛：对龄期长的混凝土冲毛有效，但费工费时费料，施工干扰大；
⑤钢丝刷机械刷毛：工效高、效果好、费用大；
⑥喷洒缓凝剂：可促使混凝土表面缓凝，延长冲毛时间。
以上6种方法，采用高压水冲毛较为经济合理。
c3施工缝铺设砂浆问题
混凝土施工缝面处理的常规方法是铺设2~3cm厚砂浆。但从仔细观察和分析中可以看出，铺设砂浆并不很理想，譬如打砂浆增加了拌和和运输的很多环节，特别是铺设砂浆后会因间歇时间过长而晒干，反而影响施工缝面的结合。为了加快施工速度和简化施工程序，多年来就盼望在保证质量的前提下，找到能取代打砂浆的方法和措施。
总起来看，断裂数少的情况有以下几种：缝面坑洼不平、石子外露者，缝面用风砂Q冲毛者，混凝土为三级配者，这与一般的概念相同，说明缝面断裂数与缝面处理质量和混凝土浇筑质量密切相关。混凝土骨料粒径越大，水泥用量越少，对上下层结合不利，铺砂浆或增加砂率的必要性越大。二级配混凝土仓位，特别是高标号二级配混凝土，可以不铺砂浆。
②橡胶坝袋安装
首先先将坝袋平铺在铺座上，然后用楔块将坝袋两边楔到楔槽里，还要用φ40粗的木棍或塑管装砂子压辊。关键是要把坝袋楔牢，以免漏水。
四、工程现场管理
样板是一种标准楷模，建筑工程的样板在施工中能起到指导施工的作用。样板要体现设计要求，达到指定的质量等级，把抽象的设计要求和繁复的质量标准、规范、规程等具体化、实物化，使全体施工人员，尤其是操作工人看得见、摸得着，便于对照。因而，推行样板管理是保证和促进工程质量不断提高的有力措施，是现场质量管理的重要环节之一。样板管理是一项细致的工作，必须抓好以下五项工作：
1碧逑稚杓埔馔肌Ｂ足设计要求是做好样板的前
2毖∮煤细竦牟牧稀：细竦慕ú氖恰把板”质量的根本保证，“样板”选用的材料，不仅要材性合格，而且还要注意规格、色泽及形体完整洁净等要求，尤其是装饰材料。
3毖≡窈鲜实募际豕と耸┕这是样板成败的关键。在一般情况下选用技术水平中上的技术工人操作，这样容易把样板做好，在面上推广时也容易做到。若用一般技术工人操作，做出的“样板”水平低，无推广价值；但是用技术水平上等的技术工人，虽能做出高水平的样板，但在面上推广困难，无现实意义。
4痹谑┕で跋虿僮髡呓行技术、质量交底。样板施工前向操作者进行详细的技术、质量交底，是做好样板的重要环节，其内容包括样板的名称、部位、使用的材料、技术、质量标准、操作要领等，务必使操作者做到情况明，要求清。
5弊橹质量专检人员评定质量等级。“样板”施工完毕后，现场施工项目部必须及时组织有关人员对“样板”质量进行评定，一般在操作者自检合格后分别由项目部、项经部、公司质量科等有关质量员，项目经理或工程师鉴定通过，有些外饰面、油漆、装饰工程或由设计方或甲方指定的项目，应请设计方及甲方参加鉴定，特殊项目，还要聘请有关专业人员参加，样板一经鉴定通过，就应指导面上施工。
1笔┕程质量监控的作用与目的施工过程的质量监控是现场质量管理的重要环节，有力的质量监控能使工程质量做到防患于未然，能控制工程质量达到预期的目标，有利于促进工程质量不断提高，有利于降低工程成本。
2笔┕程质量监控的范围及重点
在施工过程中质量监控的范围较广，从设计图纸、原材料到分部分项工程施工，每一个环节都不能被忽视，熟悉和掌握监控的范围及重点，有利于事前采取措施，使质量处于预控状态，在一般情况下质量监控的范围及重点为：
①学习及会审设计图纸是质量监控的首要环节
图纸是施工的主要依据，因此，在施工前必须认真阅读，了解设计意图，因为一个不符合设计的产品是没有什么质量可言的。然而，我们按图施工是建立在学习与会审的基础上，要把学习与会审结合起来。会审不是简单地审查图纸差错，还要考虑是否有利于施工。在些场合下，虽然设计是符合规范的，但由于施工较困难，为保证施工质量，需对设计进行适当的优化，以保证工程质量符合规范的要求。
②对原材料、半成品的质量监控是质量监控的关键环节
原材料、半成品、成品的质量直接影响工程质量，因而要对它进行监控。不仅要检查进场实物，还要检查质保书，看它的型号、规格、性能等是否符合设计要求，对钢材、水泥、防水材料等还要根据规定做复试。对易碎、易潮、易变形、易污染的物品，在运输、堆放、安装过程等环节亦要进行监控。
③抓分部、分项工程按规定规程施工是质量监控的主要环节
分部、分项工程质量是单位工程质量的基础，因而质量监控工作应把它作为主要环节来抓。
在按图施工和使用合格的.原材料、成品、半成品的前提下，工作的重点应放在抓规范、规程、规定施工，在施工过程中按工序进行控制，出现问题应立即纠正，把事故苗子消灭在施工过程中。监控应贯穿于施工全过程。交工前的产品保护，也是一项不容忽视的监控目标。
④关键部位、薄弱环节是质量监控的重点
单位工程的关键部位与薄弱环节是根据工程对象和队伍素质决定的，如框架结构中的梁、柱是关键部位，混合结构中的砌体和预制楼板安装是个关键部位，在装饰工程中，如大面积水磨石地坪，外墙大面积贴面砖，或内墙大面积贴墙纸等都可作为关键部位。薄弱环节有二种含义，一是新技术、新工艺，因是第一次施工，质量无把握，因此要重点控制；二是易发生问题的部位，如轴线位移、钢筋位移、梁柱不归中、混凝土施工缝位置不正且有灰碴、砌体粘结率差、预制板轧缝，以及渗、漏、沙、壳、堵等质量通病。对关键部位、薄弱环节的重点控制，只要方法对头、措施得力，往往能起到事半功倍的效果。
3笔┕程质量监控的方法与手段
质量监控对施工现场来说一般有事前监控、施工中监控和分项完成的监控。如对设计图纸、原材料、半成品、成品等的监控，应在有关分项施工前进行，这样能更好地实现事先控制。
对于在施工中容易产生的质量问题，则应重点加强过程中的监控，做到随时发现随时纠正，真正做到把质量问题消灭在施工过程中。有些分项工程虽然已经完成，但离整体交工尚有一段时间，在这段时间内对产品若不注意保护，则产品的质量得不到保证，因此在这种情况下还应实行监控，直到交工为此，如地面面层、油漆、表糊等等，这些属于分项完成后的监控。
质量监控的方法与手段，随着科学（教学案例，试卷，课件，教案）的发展必然会越来越完善，逐步走向系列化、科学
教学案例，试卷，课件，教案）化。然而当前我们应充分发挥传统的和现有技术、质量管理方法，把它有机地结合起来，使工程质量处于受控状态，达到监控目的。在实践中应抓好下列几项工作：
①技术复核
重点应放在定位、引测标高、轴线、各层标高、成品、半成品的选用等方面。
②隐蔽工程验收
是监控的主要手段，凡属隐蔽项目，必须进行全数监控，如地基验槽、桩基、钢筋、地下混凝土、地下砖墙、防水层、平顶吊筋、保温层、暗埋、管线、电缆、下水道等。隐蔽工程验收应按有关规程进行。
③材料试验
对钢材、水泥、防水材料，除应检查出厂合格证外，尚须按规定抽样检验。砖可检查出厂合格证或试验报告，其它一般材料检查出厂合格证。
④抽检
随机检查，它灵活，不受时间条件限制，容易发现问题，发现问题早，整改方便，提检频率也不受限制，是监控的一个有力手段。
⑤试水、通球检验
此项检验直接关系到使用功能，必须认真按规程操作严格把关。
⑥班组自检
班组自检是保证质量的根本，只有每个操作者在操作过程中认真自检，认真把关，质量才算有了扎实基础，因此要牢牢抓住，不应忽视。
⑦设置质量管理点
质量管理点可用于多种环节，如推广新技术、质量难点、薄弱环节，要求达到高质量的分项等等，在质量控制的关键部位、薄弱环节上设置质量管理点，采取事前控制，往往能收到事半功倍的效果。有时看来是个薄弱环节，但由于事前采取了措施，设置了质量管理点，问题就迎刃而解，因此，设置质量管理点是质量监控的一个有力手段。
五、质量验评管理
1奔觳橐细、面要广是正确评定质量的基础
在质量评定中检查要细致，覆盖面要广，这是作出正确评定的基础。“细”就是要逐项对照检查，不能抓一头丢一头，或是走马观花，不求深入；“面要广”就是不能见一当十，检查覆盖面要大。在班组操作时必须全数检查，质量部门检查时抽查面要大，不应低于评定
办法的规定，否则评定的结果会缺乏代表性。例如在检查室内抹灰时，只查大间不查小间，只看大间阴阳角，不看小间管道后面阴阳角是否顺直；只查墙面平整，不查空鼓等是不细的表现；在多单元工房检查时，在一个单元的少数楼层检查几间内抹灰后就对整个工程的内墙
抹灰评定质量等级，这样显然检查面不广，评定的质量等级就依据不足。
分项工程质量评定是分部工程质量评定的基础，而分部工程质量评定又是单位工程质量评定的基础，所以分项质量不能认为他是个局部，不碍大局，应该看到他能牵动全局，所以分项工程的质量评定是做好单位工程质量评定的关
六、实习总结
尾矿坝稳定性分析及安全措施分析 篇5
一.尾矿坝的稳定性分析
尾矿库是矿产资源开发过程中的一种非常重要的建筑结构, 尾矿库坝体的安全稳固关系到生产系统的稳定的安全有序进行和尾矿资源的循环再利用。
1.尾矿的分类
尾矿是矿产开发过程中的一种矿渣, 不同的矿产会有不同的矿渣, 而且由于储存方式的不同, 尾矿也会有一定的性能差异。通常情况下尾矿会以液体形式存在, 所以矿场一般都建立一个专门收集尾矿的尾矿库, 用以暂时存储尾矿。尾矿坝如果不够稳固, 一旦发生事故, 就会造成相当大的危害性, 国内外很多矿场事故, 都是由于尾矿保存不当发生的, 应当引起我们的重视。
(1) 软岩尾矿
此种尾矿主要是开采页岩类矿石而产生的, 包括一些煤渣和天然不熔物等, 软岩尾矿中尽管也有一定量的物质以砂的形式存在, 但其粘土性质仍较为突出。决定着软岩尾矿的理化性质。
(2) 硬岩尾矿
相对于软岩尾矿, 硬岩尾矿中砂质物质含量较大, 虽然粘土性质仍有存在, 但不足以影响硬岩尾矿的整体性质。
(3) 细岩尾矿
细岩尾矿中基本不含有砂质颗粒物质, 如磷酸盐矿、铝土矿等中的矿泥都是属于这种尾矿, 它们较难分解, 需要较长的时间去沉淀, 而且物理性质极其软弱, 需要更大的尾矿库来储存。
(4) 粗尾矿
总体来说, 这种尾矿的性质更多地取决于粗砂颗粒的性质, 以石膏矿来说, 苏醒粉砂的性质很大程度上影响着尾矿的性质。
目前对于尾矿的分类还没有一个具体的标准, 但这种依据尾矿中颗粒物大小来分类的方式, 比较有利于进行力学分析, 对于分析尾矿坝的稳定性, 这种分类能够取得更加理想的效果, 也更具有实际意义。
二.不同类型的尾矿库及坝体
尾矿坝是建筑用来拦截谷口或围地用来形成尾矿库储存液体或其他性质的尾矿, 对不同种类尾矿库的研究, 可以使尾矿坝稳定性研究的利用更具有实际利用意义, 能够制定出具有广泛适用性的方案进行坝体的加固, 提高尾矿坝的安全系数。
1.山谷型尾矿库
山谷型尾矿库多建于山区和丘陵等山体比较多的地区, 我国许多大中型尾矿库都属于这种类型。山谷型尾矿库利用自然地理优势, 在山谷上下游建筑拦截坝体, 就可以形成较为完善的尾矿库。该种尾矿库具有初期建筑工程量小, 后期维护成本较低, 库容相对较大的优势, 但是, 由于建造在山谷中, 排水设施的建造需要投入更大的成本, 汇水面积也相对较大。
2.傍山型尾矿库
傍山型尾矿库主要适合在丘陵及湖泊较多的湖湾等地区。同样借助地势, 在山坡的洼地依山建造, 一面或两面靠山, 其余建造坝体围成。这种尾矿库初期坝体较长, 建筑工程量较大, 由于后期建造的坝体高度不能太高, 所以库容受到限制。另外, 排水系统建造业比较复杂, 日后的管理和维护需要大量的消耗。
3.平地型尾矿库
在一些平原地区, 以上两种尾矿库都没有建造的条件, 就需要建筑平地型尾矿库。在平原上选取一块洼地或平地, 四面建坝围成。这种尾矿库建造工程量很大, 维护管理也比较复杂, 由于全人工建造, 一般高度受到限制, 不能太高。但是, 这种尾矿库汇水面积小, 排水比较方便。
4.截河型尾矿库
截河型尾矿库, 顾名思义, 就是在河床上下游两端建坝形成的尾矿库, 有的是沿河岸一侧建筑, 有的是利用整个河床。这种尾矿库最大的优势就在于不占用农田, 但是, 也有很大的缺点, 在河床上建造尾矿库需要在排水方面做得更好, 而且需要更加先进的管理系统来支撑, 由于我国技术水平有限, 基本没有采用这种方式建坝的例子。
三.尾矿坝稳定性分析方法
目前尾矿坝的稳定性分析没有引起做够的重视, 依然作为一个边角对待。一般都是沿用传统的土木力学原理和传统理论进行分析。尾矿坝的稳定性分析主要有三个大类, 也是最常用的分析方法, 他们分别是极限平衡法、数值分析法、可靠性分析法。极限平衡法原理较为简单, 实用性强, 在实际应用中比较广泛;数值分析法主要利用数学建模来求出相应的数据, 进而得出相应结论;概率分析方法是在以上两种方法的基础上通过概率计算, 进一步得出坝体稳定性的相关数据, 计算出坝体损伤的概率。一般坝体稳定性的分析都需要以下的步骤:收集所需资料, 根据实际掌握情况确定所用分析方法;选取计算基点, 确定基本指标, 用于接下来的计算和最终确认;运用极限平衡进行计算, 在做以此数值分析得出初步结论;采用概率分析法, 确定坝体损坏的几率。
四.尾矿坝危险分析
要确保尾矿坝的安全稳定, 首先要做到对尾矿坝在设计、施工、日常使用等全过程中所有可能存在的隐患和破坏因素。
1.溃坝
尾矿坝一旦崩溃, 不仅会造成矿产资源开采中止, 造成极大的经济损失, 还会对矿区下游造成难以估计的污染, 影响居民的正常生活, 甚至会造成动植物的大面积死亡, 危及下游居民的生命安全。对此, 应加强坝体的加固检修工作, 避免尾矿回采, 坝周边应禁止进行破坏性施工, 保证坝体的稳固。
2.洪水
洪水漫顶主要发生在汛期, 汛期, 坝体会长期处于高水位, 用于调洪的库容大多已达到极限, 如果遇到突然的大降雨, 极易诱发洪水漫顶。对此, 在设计的时候就要考虑当地的降水情况, 适当地安排排水措施, 若坝区处于降水比较丰富的地区, 可以适当增加调洪库容, 在坝体周围修建加宽排洪沟, 以防止大暴雨的突然袭击。
3.渗漏
由于坝区的特定地质条件, 很多坝都存在不同程度的渗水, 若矿坝区处于岩溶裂隙上, 那渗水将经常发生。而且, 地下地质的变化, 会造成尾矿库地基不稳, 出现塌陷等事故, 渗水也常发生在塌陷事故之前。
4.管涌
尾矿坝基处在不坚固岩层上或处于地质活动较为活跃的地区, 若在施工前没有加以关注并妥善处理, 就极易造成管事故。管涌会造成相当大的环境污染, 影响居民的正常生活。而且, 随着管涌的不断持续, 会带走大量的砂石, 冲蚀坝体, 最终造成滑坡、溃堤大型事故。最佳的解决办法就是在施工前, 选择不透水浆砌坝或设置简易反过滤层法处理, 从根本上杜绝管涌发生的可能性
5.安全对策建议
尾矿坝的日常维护工作是保证坝体稳定运行, 安全使用的关键, 现场检测和检查的办法各有差异, 但是绝不能省去这一步骤。日常的检测中更多地加强排水设施、周边建筑坝体的检测, 排除裂缝、倾斜等现象。还要在汛期或自然灾害频发期加强预报, 努力在危险发生之前做好准备, 保证坝体完好。这也是对坝区周边环境和居民应尽的义务。
加强尾矿坝应急处理机制。应急预案要提前做到周密实用, 对于可能发生或已经发生的情况, 要做到不慌乱, 及时进行处理, 损坏后第一时间进行恢复, 尽量减小损失和破坏, 降低事故的危害。
五.总结
尾矿坝的稳定性在设计时就需要进行科学、合理的考虑, 在建筑过程中也要加强监督, 避免出现安全隐患, 给以后的后续开发造成难以解决的问题。此外, 还要加强尾矿坝的日常维护, 使坝体真正起到应有的作用, 保证生产系统的安全稳定, 为我国经济发展打好基础。
摘要：尾矿坝是矿产资源开发过程中的重要保护设施, 是对矿产废物的处理设施, 尾矿坝的完整稳定, 对于保证矿产资源安全有序的开发具有很大的作用。本文主要对尾矿坝的具体情况和保证其安全性的措施进行了简单的探讨, 希望能够对尾矿坝的稳定性分析工作起到一定的借鉴作用。
关键词：尾矿坝,稳定性分析,安全措施
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矿山尾矿坝渗流及稳定性分析 篇6
尾矿坝作为尾矿库设施的重要组成部分, 隐伏着巨大的安全隐患, 是事故易发部位, 其稳定与否, 直接决定了尾矿库能否正常使用[1]。在各国的矿山事故中, 由于尾矿坝工程的失效而引起严重危害的事例不胜枚举, 尾矿坝的安全问题已成为尾矿库安全工作最为重要的内容[2]。目前, 工程上对尾矿坝通常简化成一般边坡或水坝, 采用传统的极限平衡方法[3] (包括圆弧滑动法、简布法、毕肖普法等) 。极限平衡法虽然原理简单, 但所获得的成果可靠性不足, 反映的信息量也不足。
数值模拟分析法得益于计算机技术的发展, 近年来逐渐得到推广, 国内外众多研究机构开发了如ABAQUS等数值模拟软件, 使得工程上可更加充分地考虑渗流耦合、复杂边界等因素, 得出可靠的坝体稳定系数及其他信息, 为其设计和施工做指导[4,5]。本文基于渗流耦合及稳定性分析理论, 采用功能强大的非线性有限元软件ABAQUS对某尾矿坝进行了模拟分析, 并与传统的极限平衡方法运算结果进行对比分析, 对尾矿坝渗流及稳定性进行了分析。
2 实例分析
2.1 工程概况
该尾矿坝按施工时间和作用分为初期坝和后期坝, 坝基为中—微风化千枚岩 (可视为隔水层) , 施工前做过清基, 岩体完整性较好, 自然状态下稳定性较好。两侧为岩性边坡, 未发现崩塌、滑裂迹象, 自然状态下稳定性较好。
坝顶标高208m, 上游库内水位标高约218.0m, 下游水位出溢点约82.0m, 会产生渗透力。在稳定渗流作用下, 对下游坝面 (自由面) 稳定性不利, 因此需对下游坝坡进行稳定性分析。
坝体自上而下由4个单元层组成: (1) 尾细砂; (2) 尾粉砂, 可按简化的均质砂土层计算, 其渗透速率与孔隙比的关系见表1, 孔压与饱和度的关系见表2; (3) 黏土堆石料 (初期坝) , 初步判断滑面不会穿过该层, 对黏聚力和摩擦角放大处理; (4) 中风化千枚岩岩体完整性较好, 可视为刚体。
2.2 北京理正软件稳定性分析
不考虑地震作用, 基于瑞典法、简布 (Janbu) 法和毕肖普 (Bishop) 法, 按《碾压式土石坝设计规范》 (SL 274—2001) 中的圆弧滑动法, 计算该尾矿坝在稳定渗流 (人工拟入) 作用下安全系数, 滑面采用指定圆心及搜索范围或自动搜索最危险滑裂面的办法确定[6,7,8,9]。计算简图如图1所示, 天地震作用稳定渗流期的安全系数汇总见表3。
2.3 ABAQUS渗流及稳定性分析
当前坝体处于稳定渗流期, 按上述工况建立模型, 上游坝坡按公式 (1) 设置孔压边界, 底部设渗透速率为1.0×10-5m/s的2.5m厚砂石排水层, 坝基默认为不透水边界, 网格单元类型为CPE4P (4节点平面应变孔压单元) , 按渗流与应力耦合原理, 利用ABAQUS建立非饱和渗流二维模型。
式中为平均应力, MPa;Yh为单位应力下的水平位移, mm。
通过ABAQUS后, 处理模块获得的孔压等值线云图及饱和度等值线云图如图2和图3所示。
由图2可知, 坝体中同时存在饱和渗流和非饱和渗流, 坝体右上角存在负压, 为非饱和区, 其他部位为饱和区, 库水从上游流至下游, 由饱和区流入非饱和区。由图3可知, 红线为浸润线, 浸润线以下饱和度100%, 浸润线以上饱和度逐渐减小, 对应的负孔压逐渐增大, 即基质吸力逐渐增大。浸润线呈曲线下降, 由于初级坝渗透性较差, 经过初期坝后曲线下降明显, 因大渗透性褥垫层的存在, 使得曲线最后坡度变缓, 下游溢出点在坝趾以上15.0m左右, 符合实际情况。依据工程资料, 利用ABAQUS建立二维边坡分析模型, 根据塑性区开展和位移场分布, 并运用强度折减原理, 获得尾矿坝稳定系数。
由折减系数FV1, 可得到不同折减系数下任一时刻坝体的等效塑性云图。当折减系数为1.550, t=0.7000h时, 出现较明显的贯通区域, 塑性云图如图4所示;折减系数为1.634, t=0.7563h时, 塑性云图如图5所示;折减系数为1.641, t=0.7609h时, 塑性云图如图6所示;折减系数为1.641时所对应的位移等值云图如图7所示。
由图6图、图7可见, 当折减系数为1.641时, 在时间t=0.7609h时刻, 坝体右上部产生贯通的塑性区, 该区域的位移也较大, 即将产生圆弧滑动面的趋势。因此, 该尾矿坝的安全系数取1.641。设立顶部节点点集, 以该点水平位移拐弯点作为评价标准, 水平位移U1随FV1 (折减系数) 的变化关系如图8所示, 则安全折减系数为1.629。
3 结语
利用北京理正边坡软件及ABAQUS软件, 分析得到的尾矿坝稳定系数, 均满足《尾矿库安全技术规程》 (AQ2006—2005) 中要求的二等尾矿坝按瑞典圆弧滑动计算抗滑稳定性最小安全系数1.250的标准, 以及《选矿厂尾矿设施设计规范》要求的一级边坡工程最小安全系数1.300的标准。其中, 后者模拟得到的稳定系数因考虑了渗流耦合作用而偏安全, 引入了强度折减法并综合了塑性区和位移云图, 稳定系数的取得更具可靠性。
用ABAQUS软件对该尾矿坝进行模拟, 获得了其现状浸润线形状和位置, 浸润线从上游坡面至下游坝面逐渐降低, 流经初期坝时下降明显, 溢出点在下游坝趾以上约15.0m处, 浸润线以下是饱和渗流, 浸润线以上是非饱和区 (负压) 。
由此可知, ABAQUS在尾矿坝稳定性分析中具有明显的优势, 模拟效果与实际工况相吻合, 能获得丰富的信息量, 根据现场监测数据还能够动态地获得尾矿坝安全状况, 在今后的尾矿坝工程分析与评估当中值得推广运用。但运用该方法时, 所需的参数较多;建立模型时, 本构及边界的选择也是一项难点工作, 在今后的应用中还需要进一步的进行理论研究。
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磷石膏尾矿坝渗流场与稳定性分析 篇7
我国现有尾矿库8540座[1],每年产出的尾矿约3×108t。一般尾矿库都靠近铁路、公路或者河流,下游居住人员密集。一旦溃坝,不仅严重威胁企业和人民的财产安全,且污染环境。尾矿坝的溃坝与滑坡灾害也时有发生[2、3],从尾矿坝失事工程来看,几乎所有的尾矿坝事故均与水有关。因此,很好地解决渗流问题,对维持尾矿坝的稳定性十分有利。
罗晓辉等[4]采用Bishop法进行了尾矿坝渗透静力稳定行分析;张超等[5]在磷石膏高压三轴试验的基础上研究了磷石膏高坝的稳定性;徐晗等[6]根据磷石膏渣坝渗流场的分布特征以及坝坡的稳定性,提出在初期坝上游以及磷石膏下游底部设置排渗棱体的方案。磷石膏尾矿库对排渗设施的要求较高,磷石膏尾矿坝在不同渗流场作用下的坝坡稳定性是具有理论价值及工程意义的课题。
本文针对大峪口磷石膏尾矿坝的实际情况,计算了不同工况下尾矿坝的饱和-非饱和渗流场,并对相应工况下非饱和土坝坡的稳定性进行了分析。
2 稳定渗流基本理论
2.1 渗流控制方程
对于平面内的稳定渗流,控制方程为:
式中,kx、ky分别为x、y方向上的渗透系数,H为总水头。
2.2 定解条件
2.3 饱和-非饱和渗流计算参数的确定
进行饱和-非饱和渗流分析首先需要确定各土层的土-水特征曲线和渗透性函数。土-水特征曲线是由各层土的颗粒级配曲线和物理性质指标以及与同类土的类比得到的[7];渗透性函数是由各层土的饱和渗透系数和土-水特征曲线求得的[8,9]。
3 磷石膏尾矿坝渗流场模拟
3.1 工程概况
大峪口磷石膏库目前为Ⅲ级库;初期坝为堆石坝,坝高28m,坝顶宽5m,坝轴线长265m;马道以上初期坝上、下游坡坡比分别为1誜1.8和1誜2,马道以下初期坝上、下游坡坡比分别为1誜2和1誜2.2。子坝(后期堆积坝)采用磷石膏压实填筑而成,子坝高为5m,坡比为1誜2。排渗系统分为排渗褥垫和水平排渗沟两部分,排渗褥垫布置在库底,长150m,宽120m,水平排渗沟沿坝轴线方向布置,间距为20m[10]。
该磷石膏堆积坝截止目前磷石膏堆积体厚度已达43m,最终堆积厚度为83m,尾矿坝堆积至1/2~2/3最终设计坝高。按尾矿库设计规范的有关规定,应全面勘察该尾矿坝,给出现有坝体的稳定性评价,并计算最终坝体的稳定性[11]。
3.2 计算工况
本文对尾矿坝3个剖面进行了计算,图1是根据工程地质剖面图适当简化后的2-2′剖面计算简图。分析中边界条件的选取如下:磷石膏沉积滩顶面和排水沟为水头边界;磷石膏堆积体右侧、坝基底边、坝基左右两侧均为不透水边界;沉积滩面上的水头高度由不同库水位确定;初期坝下游坝脚处的排水沟内的水头取0m。
根据实际运行中可能遇到的情况,渗流计算拟定了9种计算工况,具体参见表1,表中9个工况的坝顶标高均为180m。
m
需要说明:
1)假定沉积滩滩顶比子坝坝顶低1m,沉积滩平均坡比1誜100。
2)工况1为正常运行,对应的是该尾矿坝的当前实际运行情况。工况2对应的是介于实际运行与洪水运行之间的一种情况。工况3为洪水运行,此时的库水位指的是最高洪水位。
3)讨论排渗系统淤堵情况时按淤堵程度不同分成轻度淤堵、严重淤堵、完全淤堵3种情况,分别设定水平排渗沟或排渗垫层的渗透系数为原定值的25%、5%以及与磷石膏粉砂(4)渗透系数等同。
4)工况9考虑了一种特殊情况,即库水位为179.3m,已经超过沉积滩滩顶以上0.3m,在堆积坝坝顶以下0.7m。
3.3 渗流场计算结果
图2给出了不同工况下浸润线的位置。
渗流场计算结果表明:干滩长度越长,浸润线位置越低;排渗垫层淤堵越重,浸润线位置越高。因此,在运行过程中,保有一定的干滩长度以及保持排渗系统的排水通畅对降低坝体浸润线作用明显。以上9种工况下坝体均无浸润线逸出,水通过初期堆石坝底部流向了排水沟,也体现了透水堆石坝对降低浸润线的显著作用。
4 磷石膏坝稳定性分析
稳定性分析计算参数见表2,采用有效应力法进行稳定性分析。
注:γ为重度,k N/m3;,γsat为饱和重度,k N/m3;c′为有效黏聚力,k Pa;Φ′为有效内摩擦角,(°);Φb为吸力内摩擦角,(°);k为饱和渗透系数,m/s。排渗垫层长为150m,纵向排渗沟宽为2m,深为0.8m。
该磷石膏库所处地区的基本地震烈度小于6度,根据《水工建筑物抗震设计规范》(DL 5073—2000),可不考虑地震力的作用[12],只考虑正常运行、洪水运行两种工况。分别对1-1′、2-2′、3-3′剖面进行了分析,对整个坝体稳定性做出评价。具体计算工况同表1中渗流场计算分析时的工况。
本文中非饱和尾矿坝稳定性分析采用Mohr-Coulomb强度模型。计算方法选用了瑞典圆弧法与简化Bishop法进行对比。表3中的数值引自尾矿库安全技术规程[13],瑞典圆弧法计算所得的安全系数不应小于相应情况的数值。简化Bishop法给出的最小安全系数允许值比表3中的值高8%[14]。
采用瑞典法和简化Bishop法进行稳定性分析,表4仅给出了各工况下算得的最小安全系数,均为工况8下的安全系数。因此,工况8是最危险的工况。
综上所述,可得该尾矿坝稳定性特征如下:
1)在目前实际坝高180m、干滩长度300m时,坝体是稳定的。
2)3个剖面在正常运行和洪水运行工况下,干滩长度越长,安全系数越高。
3)排渗系统淤堵程度越重,安全系数越低。
4)在假定排渗系统完全淤堵且干滩长度为0m时,渗流分析中也未见有水流逸出。
5)同一工况下1-1′、3-3′剖面的坝体安全系数比2-2′剖面的要高,因为2-2′剖面处的坝基中有两层黏土,而1-1′、3-3′剖面处坝基为基岩,磷石膏直接堆积在基岩上,黏土的强度要比基岩低。
5 结论
1)通过分析大峪口磷石膏尾矿坝在各种工况下的渗流场发现,干滩长度越长,浸润线越低;排渗垫层淤堵程度越重,浸润线越高。
2)各工况下坝体无浸润线逸出,体现了堆石坝对降低坝体浸润线的作用。
3)在实际运行工况(即工况1)下,最小安全系数为2.27,其他各工况算得的安全系数也说明坝体是稳定的。坝坡安全系数随着干滩长度的增加而明显升高,随着淤堵程度的加重而明显降低。在运行过程中保有一定的干滩长度以及保持排渗系统的排水通畅对维持尾矿坝稳定作用明显。
橡胶坝稳定性分析 篇8
尾矿库堆积坝是矿山生产设施的重要组成部分。在地震作用下[1—4],地震加速度影响和坝体强度降低是导致尾矿坝抗震稳定性不足的重要因素。在地震动荷载下,堆积坝的细粒尾砂和饱和土受到地震运动的反复剪切或反复震动产生超孔隙水压力[5—7],而超孔隙水压力易造成其强度降低或完全丧失,即发生液化,从而导致尾矿坝丧失稳定性。
本文以狮凤山者拉母箐尾矿坝为研究对象,根据工程地质勘察资料和室内试验资料,采用动力时程分析方法,分析其在8度地震作用下的响应、液化及稳定性系数,并按照《尾矿库安全技术规程》的规定,对其稳定性进行评价,为尾矿坝的设计、管理提供参考。
1 工程概况
狮凤山者拉母箐铜矿位于云南省易门县小绿汁镇境内,建于20世纪50年代。者拉母箐尾矿库位于选厂下游、绿汁江右岸的者拉母箐内,于2001年建成并投入使用,距选厂直线距离约7.0 km,为三等尾矿库。
设计初期坝为砂砾料与堆石的混合坝,坝顶标高为1 215 m,坝基标高1 182 m,坝高33 m,堆石坝坝顶标高1 200 m,坝体内坡外坡均为1∶1.75,坝坡平均坡度为1∶5。地基为砂砾石,13.5 m以下为砂岩;设计最终堆积坝坝顶标高1 400 m,最终堆积坝坝高为185 m,尾矿坝总高215.0 m,相应库容为1 571.65万m3;堆积子坝共24级,现第24级堆积坝坝顶标高1 268.4 m,现状堆积坝高度53.4 m,总坝高86.40 m。
据工程地质勘察资料揭示,尾矿坝主要由尾粉土(1)1,尾粉土(1)2,粉质黏土,初期坝和砾岩组成,初期坝又由砾石素填土和碎石素填土两种材料组成。根据现场实际情况,该尾矿库属于山谷型尾矿库,横剖面呈“V”字型。因此,选取具有代表性的、沿坝轴线主剖面作为计算剖面,而浸润线则为工程地质勘察所测,计算模型如图1所示。
图1中,X轴表示沿坝体轴线方向坝体长度,Y轴表示相对于所选取高程的坝体高度。
2 计算方法[8—10]
2.1 静力分析
静力分析是为了计算坝体的初始静应力,为动力分析提供初始应力条件。求解公式如下:
1—尾粉土(1)12—尾粉土(1)23—粉质粘土4—砾石素填土5—碎石素填土6—中风化角砾岩
式(1)中,[K]为尾矿坝总刚度矩阵;{p}为外荷载向量;{u}为节点位移向量,是待求量。根据求得的各节点位移值计算相应的应变值,进而求得各单元应力分量。
2.2 动力分析
尾矿坝的动力分析采用有限元方法。对于一个系统的动力反应的有限元方程可表述为:
式(2)中,[M]为质量矩阵,[C]为阻尼矩阵,[K]为刚度矩阵,[F]为载荷矢量,为节点加速度矢量,为节点速度矢量,[α]为节点位移矢量。
质量矩阵[M]可表述为:
式(3)中,ρ为密度,[N]形函数。
阻尼矩阵[C]可表述为:
式(4)中,α、β称为瑞利阻尼系数,为标量,与阻尼比有如下关系:
式(5)中,ω为体系的固有震动频率。
动力分析采用不排水有效应力法,即假定在短暂的地震作用下,空隙水压力来不及排出,从而不发生孔压的扩散和消散。
等效线性模型为:
式(6)中,Gmax为最大动剪切模量(周期动力荷载状态),k和n为常数,σ′m是初始平均有效正应力。
在假定不排水条件下,实际计算时,将整个时段分成若干个子段,对每个字段按式(6)计算最大动剪切模量,这样处理后,所做的地震反应分析是一种近似的有效应力地震分析。动力计算参数如表2所示。
液化判别采用Seed等人提出的循环应力法,它是通过计算孔压比来决定土体是否液化,其振动孔隙水压力的计算公式如式(7)。
式(7)中,μexcess为超空隙水压力;σ′3c为初始有效小主应力;a为系数,取平均值0.7;NL为达到液化所需要的应力循环次数,与应力循环比(CSR)有关;N为某计算时刻以前各时段的等效振动次数的积累值。
土体的液化判别:动剪应力大于抗液化剪应力。只要满足条件就认为土体发生液化。
2.3 稳定分析
尾矿坝的动力边坡稳定安全系数是在地震分析的基础上采用有限元方法进行计算的,相应于最小安全系数Fmin的滑动面即是潜在的滑动面。Fmin可以作为反映该尾矿坝稳定程度的指标。
安全系数定义为该滑动面上各段抗滑能力的代数和与诸下滑力的代数和之比,如式(8)。
式(8)中,fi=tanφ′,σi、τi、Δli、φ′、ci分别为滑动面第i段的平均法向应力、平均剪应力、段长、内摩擦角与粘结力,n为滑动面的分段总数。在有限元计算中,σi、τi等可看作第i个单元作用在滑动面上相应的应力分量。
3 地震波选取
根据《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2001)和《中国地震动参数区划图》(GB 18306—2001),狮凤山铜矿者拉母箐尾矿库抗震设防烈度为8度,地震分组为第一组,设计基本地震加速度值为0.20 g。
本文选用EL-Centro地震加速度时程曲线作为计算采用的地震加速度时程曲线,并根据该坝实际情况,对地震输入曲线进行了部分调整。加速度幅值调整至0.2 g,地震历时为20 s,如图2所示。
4 计算结果及分析
坝体的初始静应力状态对其抗震稳定性有重要的影响,本文采用线弹性方法分析坝体的初始静应力状态。根据实验资料,各种材料的静力计算参数如表1所示。
采用动力时程分析方法得出了地震作用下尾矿坝坝体各点的位移、加速度及剪应力状态,所采用的动力计算参数如表2所示。本文仅选择具有代表性的点A、B、C、D、E(参见图8~图9)进行分析,并给出了坝体液化区域分布图。
4.1 位移与加速度反应
图3、图4表明,尾矿坝的相对水平位移自下而上不断增加,在尾矿坝坝顶处A点达到最大水平位移0.105 m。坝体的最大加速度发生在2.38 s时刻的坝顶处A点,其值为0.526 g,与输入地震动峰值相比放大倍数为2.63倍。由此说明:尾矿堆积坝越高,随地震产生的位移和加速度就越大,越不利于坝体的稳定。
4.2 应力分析及液化情况
相对最大加速度时刻尾矿坝的Y向应力如图5所示,剪应力时程曲线如图6所示。其中点D位于可能出现的滑动面附近(见图9)。地震时,D点的剪应力在地震峰值时最大,当地震结束时就比较小了,最大剪应力值为240 k Pa。根据土的抗剪强度机理—摩尔-库伦强度准则[11],如式(9)。
式(9)中,τf表示抗剪强度,c和σtanφ分别为黏聚强度和摩擦强度,此式表明材料的抗剪强度与正应力有关。
结合图5、图6与图7得知,在加速度峰值时刻,D点的剪应力最大,而其Y向应力最小,应力大小为806 k Pa。结合表3得知,在加速度峰值时刻,最大剪应力小于坝体的抗剪强度,所以此时坝体不易发生剪切破坏。随着地震的进程,D点Y向应力都大于加速度峰值时刻,所以坝体材料的抗剪强度都大于加速度时刻,而剪应力都小于加速度峰值时刻,所以,在地震的作用下,坝体是安全的。
地震结束时,液化区域分布如图8所示,从图中可以看出液化区主要分布在两个地方,最大部分的宽度为135 m。该部分主要为尾粉土(1)1,从材料的计算指标来看,在地震作用下其具有较低的抗液化能力,故容易液化,但该部分距离坝顶较远,不会对坝体的稳定性造成太大的影响。并且,在浸润线的出水口处发生的小面积的液化对坝体的稳定性影响也不大。但是,还应加强日常管理,在液化区采取加固措施,确保尾矿库的安全。
4.3 动力安全系数计算
利用尾矿坝的动力计算结果,采用有限元方法计算尾矿坝在动力条件下的安全系数,得出安全系数为1.108,大于规范值1.05,表明坝体在8度地震作用下是稳定的。计算参数如表3所示,结果如图9所示。
5 结论
(1)地震加速度峰值为0.20 g的8度地震作用下,者拉母箐尾矿坝坝体的最大位移为0.105 m。最大加速度为0.526 g,与输入地震动峰值相比放大倍数为2.63倍。表明了尾矿堆积坝越高,坝体随地震产生的位移和加速度就越大,越不利于坝体的稳定。
(2)地震时坝体的应力比较小,根据土的抗剪强度机理判断,在加速度峰值时刻尾矿坝不易发生剪切破坏,而在整个地震进程中,尾矿坝也是安全的。
(3)地震结束后,液化区出现在了尾矿坝的局部,但是仍有可能影响到整个坝体的安全性,应在液化区采取加固措施。
(4)根据动力的计算结果,分析得出尾矿坝的动力安全系数为1.108,高出《尾矿库安全技术规程》规定值1.05,说明者拉母箐尾矿坝在动力条件下是稳定的,但是安全储备不高,故应加强库区日常管理,密切监测浸润线的变化。
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尾矿坝渗流稳定分析关键技术研究 篇9
某尾矿坝工程地形起伏不大, 该地区主要赋存基岩裂隙水和第四系松散岩孔隙潜水。根据实际勘察, 地层自上而下分为圆砾和砂岩两层, 在岩土工程稳定性方面, 坝基主要由中风化泥岩体构成。在大坝稳定的情况下, 不会出现沿坝底以下不连续结构面的剪切滑动破坏的现象, 坝肩稳定性较好。该区伏基岩为泥岩, 无不良地质现象, 而库区岩体为泥岩, 开挖后, 砾质边坡的稳定性较好。该工程建筑物有尾矿坝、回水泵站等。在建设初期, 其坝高为8.6m, 坝全库容为9.14×104m3, 尾矿坝总坝高为18.6m。建设完成后, 总库容为45.69×104m3, 构筑级别为5级。
由于该尾矿库在7~8月降水较多, 常形成暴雨, 并且该尾矿库地质水文条件较复杂, 容易形成洪水漫顶的现象, 因此, 尾矿坝渗流数值的模拟分析是非常重要的。第一, 分析尾矿坝渗流分析的基本理论, 地下流体渗流规律应遵循质量守恒定律及能量守恒与转化定律。根据达西定律, 渗流速度与渗透阻力成线性关系, 其表达公式为:V=KI。其中, V为渗漏速度 (cm/s) , K为介质的渗透速度 (cm/s) , I为水利边坡。但是, 达西定律只适用于层流运动。第二, 对于渗流分析方法, 主要分为基于水力学的理论计算方法、物理模拟方法和数值模拟方法。其中, 数值模拟方法是应用最广泛的方法, 其是一种将连续体分为有限个单元体来形成方程组的在计算机上求解的方法, 包括有限差分法、有限单元法、边界元法等。
2 尾矿坝渗流数值模拟关键技术分析
2.1 渗流分析
由于渗流分析是渗流稳定性、坝体抗滑稳定性和坝体应力场分析的基础, 该尾矿坝属于非均质土体, 因此, 采用一种用于分析多孔渗水材料的Geo-Studio中的SEEP/W进行人工耦合计算机渗流下的滑坡稳定性系数分析。SLOPE/W模块可以有限分析岩土结构中的应力及变形, 然而, 无论是在开挖前, 还是开挖后, SIGMA/W都可以对基地中所产生的超孔隙水压力进行模拟分析, 其分析结果有利于制定尾矿坝的加固措施。因此, 将SIGMA/W与SEEP/W软件相互结合来进行土体固结分析, 即对受外荷载作用下的岩土结构中孔隙水压力的模拟分析包括以下几点:第一, 在不同库水位工况条件下, 初期坝、堆积坝浸润线形态和出溢点的计算。假想尾矿坝内渗流发生在重力流动和稳态情况下, 这样就可以确定坝体浸润线的位置和坝基内的流网图。第二, 在渗流分析的基础上分析尾矿边坡抗滑性, 通过得出的最小安全系数来判断土体的渗透稳定性。第三, 通过计算尾矿坝堆积坝在降雨条件下的渗流场来分析影响尾矿坝浸润线高低的因素。第四, 应用神流场与应力场的耦合来分析研究尾矿坝在降雨入渗条件下出现地基滑坡的可能性。
2.2 初期坝渗流计算
由于初期坝无渗流现象, 在运行过程中, 也无不良地质现象, 因此, 将土石坝作为渗流分析对象, 分析土石坝的边界条件。由于上游水头H=1133.9m, 下游水头H=1129.5m, 根据土石坝坡面建立模型, 应将坡面地下水渗流域离散成三角单元, 并划分为网格。不透水初期网格划分完成后, 则需要进行初期浸润线计算。在进行渗流计算时, 一般将坝体的地表标高设为0m。坝体标高为9.6m, 正常蓄水位为6.9m, 最高洪水位为7.1m, 因此, 可根据各土层的具体物理参数来计算坝坡稳定性系数, 如表1所示。从表中可以看出, 洪水位下与正常水位下的滑坡安全系数均满足规范规定的稳定性要求, 但洪水位下的稳定性小于正常水位下的稳定性。
2.3 堆积坝渗流计算
将尾矿堆积坝作为渗流渗透性分析对象, 受地质条件的限制, 为了有效进行渗流计算, 应采用概化地质模型的方式。即概化水文地质参数的时空分布, 将尾细砂、尾粉砂等尾矿库土层进行简化, 在尾矿库库区及坝体处, 建立二维渗流数值计算模型。当尾矿库堆积标高达到1 146时, 库水位的正常蓄水位和洪水位应分别达到1 143.8m和1 144.2m。分析尾矿堆积内渗透水的总压力、孔隙水压力、流速场的分布等运移规律。在进行堆积浸润计算时, 在正常蓄水位情况下, 坝顶高程应为1 146m, 水位应在1 143.8m以下;在洪水位条件下, 坝顶高程应为1 146m, 水位应在1 144.2m以下。通过模拟计算可得出, 正常蓄水位条件下与洪水位条件下的浸润线高度是有差别的, 但稳定系数是大于规范值的。
分析降雨条件下的渗流, 该地区的降雨量集中分布在6~8月份, 其降雨强度为1.836E-8m/s。通过模拟降雨量达到降雨边界条件下的尾矿坝边坡地下水渗流特征及变化过程, 可以得出, 降雨本身对尾矿坝地下水渗流场的影响不大, 但是, 降雨量对软弱层的第四系地层的渗流场会产生影响。因此, 在降雨量较多的季节, 应注重尾矿坝地下水的疏导, 并做好排水措施, 从而提高尾矿坝的稳定性。
摘要：尾矿坝是矿山生产过程中选矿废弃物的构筑物。随着人们对矿产资源需求的不断增加, 对尾矿坝的数量及坝体高度提出了更高的要求。若尾矿坝出现溃坝的现象, 则容易发生有害污染物下泄事故, 甚至可能造成人员的伤亡。因此, 有必要分析尾矿坝的渗流稳定性及关键技术, 以避免因坝内地下水的渗流而影响坝体的稳定性。
关键词：尾矿坝,渗流,稳定性
参考文献