1绪论
1.1研究背景与意义
我国是矿产资源大国，随着科学技术的不断进步和国民经济的快速发展，矿产资源的需求量逐渐增多，因此矿山生产在国家经济中占据着非常重要的地位。在金属或非金属矿山生产过程中，将矿石粉碎，磨细，经过分选得到有用的部分，剩余的矿澄在目前的技术条件下大部分很难回收利用，这种选矿工艺过程中的暂弃物就是所谓的尾矿，它是一种特殊的材料，在颗粒组成和物理性质等方面与工程上常见的砂土有所区别。中国每年排放的尾矿量超过30亿吨11]，除了少部分用于矿山充填和综合利用外，其它大都以矿衆的形式堆放到尾矿库中。尾矿库是专门用来存储尾矿的系统，它又被称为尾矿场、尾矿池，主要由尾矿现、库区、排洪系统和观测系统等组成，如图1.1所示。其中尾矿琐又由初期琐和后期堆积琐组成，初期现根据修筑材料的不同分为堆石现、土现等形式，它不仅可以容纳生产初期排放的尾矿，而且还为后期堆积现提供支撑和排渗服务。随着后期生产中尾矿的排入，用其沉积并不断加高的坝体叫做后期现（又称尾矿堆积现）。尾矿坝不同于一般的土琐，它只一面临空，另一面是逐渐堆积起来的尾矿，并且随着尾矿量的逐渐增加，尾矿现不断加高，尾矿库的体积也越来越大，再加上库内水的作用，从某个角度来说，尾矿库就是一个人造的高势能泥石流危险源[2]。因此，尾矿库的安全运行显得极其重要。尾矿库运行期间必须保证其安全稳定性。据有关资料统计，世界上存在93种公害、事故，美国的Clark大学公害评定小组对其进行评定，最终得出，由尾矿库事故引发的灾害名列第18位⑷，仅次于核爆炸、核福射、DDT等灾害，要比水灾、交通事故等其它多种灾害严重。尾矿库一旦发生事故，不仅会造成严重的人员伤亡，还会带来巨大的经济损失，造成非常恶劣的环境破坏和社会影响。例如，1962年在中国云南省火龙都尾矿库发生的一起淸现事故，有92人受伤，171人死亡，万亩良田被掩没，直接经济损失高达2000多万元[5]。1985年，意大利的Stave尾矿库馈琐事故造成约300人死亡和巨大金额的财广损失。
………
1.2国内外研究现状
尾矿库在世界各地分布广泛，由于其一旦发生事故，会造成巨大的危害，因此国内外众多科研人员都在从事于尾矿库的稳定性研究工作，近些年来，随着社会对民生问题的逐渐重视，尾矿琐安全性问题得到进一步关注，并且已经成为研究的热点。对于尾矿现的稳定性研究，最早提出并引起学者重视是在1976年墨西哥第四次国际大琐会议上，相关专家对尾矿琐从多个不同的方面进行学术研究和探讨。经查阅国外文献，发现国外对尾矿坝的研究集中在尾矿库对周围环境的污染与防治领域，与稳定性相关的研究并不多。1994年，Ahsene对尾砂的运移、沉降、堵塞对渗流的影响进行研究，并将两相流数学模型引入到渗透率和孔隙度的计算中，由此建立了尾砂运移的动态参数分析模型。K.Mohd.Azizli、LMascaro分别对尾矿库内废渣废水中的有害物质的组成进行分析，并研究其对环境的污染等问题。2001年，Ghose等人[13]在尾矿库现场通过开挖2m深坑进行收集尾矿材料，通过钻孔试验和地震反应研究，分析研究现体的稳定性，为尾矿坝的合理设计、施工提供依据，并对后期尾矿库增高扩容具有参考意义。?31§&[14]于2002年通过分析研究秘鲁Gaudalosa尾矿琐稳定性，结果发现基底夹有软弱塑性粘土会影响了琐体的稳定性。后期借助在下游修筑沟渠，将粘土层移除，换填废石并压实，最终实现了尾矿现的安全稳定性。
……….
2细粒尾矿堆积顼特性
2.1细粒尾矿的定义
由于目前对细粒尾矿的研究尚处于初级阶段，许多理论并不成熟，即使对细粒尾矿的定义也没有明确的规定。但是有些学者认为尾矿的粒径细度可以按照尾矿的平均粒径4p或某粒径所占的比例大小进行分类，如表2.1、表2.2所示。根据以上分类表，文献[38]提出了偏细粒尾矿的定义，即应同时满足以下几个条件方可称为为细粒尾矿：平均粒径不大于0.037mm，细于0.019mm的颗粒含量大于50%,且粗于0.074rmn的颗粒含量要小于20%，同时还应满足粗于0.037mm的粒组含量不应大于30%。徐宏达[42]指出，所谓细颗粒尾矿主要指尾粉砂、尾粉土、尾粉质粘土和尾粘土四类，可以从另一角度去理解细粒尾矿：粒径小于0.075mm的尾矿含量大于70%，且小于0.005mm的含量大于15%。有人把平均粒径不大于0.03mm的尾矿叫做细粒尾矿，也有人将平均粒径不大于0.05mm的尾矿叫做细粒尾矿，另外还有一些人指出这些规定都欠合理。由于井下充填的需要以及选矿工艺不断进步，目前符合上述定义的细粒尾矿范围的尾矿数量逐渐增多。
………..
2.2细粒尾矿的沉积规律
细粒尾矿在堆积顼前的沉积特点与其它类的尾矿沉积特点相近，即在分散放矿时，尾矿颗粒在自身重力的作用下进行分选，同时，尾矿装向前流动，逐渐形成以排放口位置为起点的扇形沉积滩，如图2.1。尾矿中的推移质主要沉积在扇形区域，悬移质或一部分推移质则会被矿装携向远处。在离放矿口不远的位置，滩面坡度逐渐变得平缓，矿衆的流速变小，较粗的尾矿颗粒会先逐渐沉积，而悬浮质、较细的颗粒和分选后离析的水则逐渐流向池心区。进入池心区后，矿楽会很快在水中扩散开来，较大的颗粒会迅速沉淀，在水下逐渐沉积成陆坡，之后悬浮质陆续向下沉降，最终形成所谓的矿泥层[42]。由相关试验研究和国内筑现的实践经验可知，在分散放矿时，认为粒径大于0.037mm的尾矿会形成沉积滩;粒径在0.019mni到0.037mm之间的尾矿能较好地沉积；小于0.019mn的尾矿颗粒沉积较困难，从而形成悬液，当满足浓度为5%?10%，潜流速度大于lOcm/s的条件时，可能会形成异重流。库内已经停止分选和宏观流动的颗粒，其重度和含水量会在自身重力的作用下不断发生改变，直至达到稳定状态。上游式尾矿现釆用的是不断向库内方向前进式的筑现工艺，如图2.2所示为某尾矿旋流器筑顼工艺，将八台旋流器分成四组，即每两台为一组。两组由东西两头向琐中间筑现，另外两组由琐中心向东西两头筑坝，四组旋流器两两相对，相向而行，直至合拢，如图2.2，形成的第一期子现断面见图2.3。
………..
3渗流基本原、理与计算方法...........16
3.1饱和一非饱和渗流基本方程..........16
3.2饱和-非饱和基本微分方程..........19
3.3 土的渗透系数..........25
3.4浸润线分布特征..........26
3.5尾矿坝渗..........29
3.6本章小结..........31
4基于SEEP/W确定浸润线..........32
4.1 关于 SEEP/W 简介..........32
4.2鸡冠山尾矿库工程概况..........32
4.3渗流计算模型与参数的确定..........35
4.4尾矿坝渗流场模拟计算与结果分析..........36
4.5本章小结..........48
5细粒尾矿坝稳定状态分析..........49
5.1尾矿坝稳定性评价理论和方法..........49
5.2计算程序简介..........52
5.3细粒尾矿坝极限平衡法稳定性分析..........52
5.4细粒尾矿坝三维数值稳定性分析..........57
5.5本章小结..........66
6提高细粒尾矿顼稳定性的措施与建议
6.1提高坡体的排渗性能
提高尾矿规的排渗性能即改善尾矿现的排渗条件，降低现体内的水位，加快尾矿材料的固结同时提高现体的强度，进而保证尾矿库安全运行。目前提高琐体排渗性能的主要方法有以下几种：
(1)管井排渗法。管井法的排渗原理是先通过现体中的竖向井管汇集渗流水，然后利用系水系统将井管中的水排出琐体。通常又可以分为潜水栗法、深井栗法和虹吸管法。管井法排渗的主要技术在于反滤设计，为了避免管井被尾矿充填，应该选用合理有效的反滤材料。该方法的主要缺点是不能实现自动排渗，管井的尾矿水渗入量和粟的排出量不易协调，而且菜水系统的寿命往往较短，因此目前应用并不广泛。
(2)垂直-7K平联合排渗法。是通过在规体内设置水平方向的排渗管和垂直方向的排渗井将尾矿水排除坝外的方法。垂直排渗井在琐体内部会直接穿过尾矿沉积层中的泥层，提高尾矿垂直方向的渗透性，水平排渗管则是将竖向排渗井中的渗透水排出琐体，它起着渗水和排水的作用。该方法排渗效果好所以应用较为广泛，其不足之处是水平管易堵塞，并且在施工过程中水平排渗管和垂直排渗井的准确对接是个难题。
………..
结论
本文主要针对细粒尾矿坝浸润线分布特点与其对坝体稳定性的影响展开分析研究工作，得到一些结论，主要的研究工作和所得结论如下：
(1)在细粒尾矿坝的渗流场中，基于饱和、非饱和渗流基本理论，将非饱和土体中水分运动和饱和区的地下水运行联系起来，统一进行分析研究，建立了饱和-非饱和渗流的控制方程及定解条件。
(2)分析浸润线的影响因素，通过Geo-Studio系统软件中的SEEP/W模块计算在不同工况下鸡冠山尾矿库现状坝体和加高坝体的渗流场，得到浸润线，并分析浸润线的分布特点，得到规律：随着库内水位上升，尾矿库干滩长度减小，整体来看，浸润线的路径减小，坡度变陡，位置抬升，浸润线在初期坝的渗出点位置也有所升高。
(3)采用极限平衡法对尾矿琐进行稳定性分析，考虑到该法中滑动面假设为圆弧、折线等简单的几何形状，与工程实际是不符的，而边坡临界滑移场技术能较好的克服这一缺点，所以考虑将临界滑移场技术应用到尾矿坝稳定分析中，并将两种计算方法得到的安全系数进行比较，发现用假定滑面法分析得到的尾矿坝安全系数偏保守，而基于滑移场技术计算的稳定系数更能发挥尾矿库的有效库容。
(4)本文运用MIDAS程序建立尾矿顼三维模型，模拟分析坝体稳定性，并与二维计算结果进行对比，发现三维计算得到的安全系数比二维计算得到的安全系数小，且得出位移等值线呈圆弧形状分距离坝坡越远的位置其值越小，这说明尾矿坝水平方向变形主要位于靠近坝坡部位，并且从左向右呈现逐渐变小的规律，由此可见，坝坡位置的变形大于干滩面处的变形。且坝体存在应力集中区域，主要位于整个初期坝和堆积坝左侧靠近坝坡的部位。
............
参考文献（略）