岩土力学 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (2): 415-424.doi: 10.16285/j.rsm.2022.1024

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

尾矿渗透破坏及其导波监测试验研究

何文1, 2, 3,陈豪1,郑场松1,卢博凯1,王慢慢1   

  1. 1. 江西理工大学 资源与环境工程学院,江西 赣州 341000;2. 江西理工大学 江西省矿业工程重点实验室,江西 赣州 341000; 3. 江西理工大学 钨资源高效开发及应用技术教育部工程研究中心,江西 赣州 341000
  • 收稿日期:2022-07-04 接受日期:2022-08-19 出版日期:2023-02-10 发布日期:2023-02-17
  • 作者简介:何文,男,1981年生,博士(后),副教授,主要从事矿山岩石力学和岩土工程测试技术方面的研究工作。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(No. 51604127, No. 51874268);中国博士后基金(No. 2019M650156);赣州市科技计划项目(No. 202101094905)。

Experimental research on seepage failure of tailings and its monitoring using guided waves

HE Wen1, 2, 3, CHEN Hao1, ZHENG Chang-song1, LU Bo-kai1, WANG Man-man1   

  1. 1. School of Resources and Environmental Engineering, Jiangxi University of Science and Technology, Ganzhou, Jiangxi 341000, China; 2. Jiangxi Province Key Laboratory of Mining Engineering, Jiangxi University of Science and Technology, Ganzhou, Jiangxi 341000, China; 3. Engineering Research Center for High-efficiency Development and Application Technology of Tungsten Resources of Ministry of Education, Jiangxi University of Science and Technology, Ganzhou, Jiangxi 341000, China
  • Received:2022-07-04 Accepted:2022-08-19 Online:2023-02-10 Published:2023-02-17
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (51604127, 51874268), the China Postdoctoral Science Foundation (2019M650156) and the Science and Technology Innovation Talent Project of Ganzhou City (202101094905).

摘要:

采用自主设计的尾矿渗透破坏仪,模拟上游水位不断升高,水力梯度持续增加的情况下尾矿发生渗透破坏的全过程。总结了尾矿渗透破坏现象和演化过程,分析了尾矿中的孔隙水压力和弯曲导波参数随时间的变化规律,研究了尾矿渗透破坏过程中弯曲导波信号 值和分形维数的演化规律。根据孔隙水压力和弯曲导波特征参数的变化特征,提出尾矿渗透破坏等级的评价标准。结果表明:(1)在尾矿渗透破坏过程中,孔隙水压力随着水力梯度的增加而增加,但当水力梯度增加到一定程度时,孔隙水压力会出现突降现象。(2)尾矿渗透破坏是一个循序渐进的过程,在这一过程中的弯曲导波参数表现为基本无信号、微弱信号、强信号和剧烈信号,分别对应尾矿正常运行阶段、发展阶段、破坏前期和最终渗透破坏阶段。(3)导波的 值和分形维数在尾矿最终渗透破坏前一直处于低水平状态,在临近渗透破坏时剧烈震荡。(4)通过对弯曲导波参数分析,提出了尾矿渗透破坏程度的量化指标,将尾矿渗透破坏分为4个预警级别,并用蓝、黄、橙、红4种警报颜色对应相应级别的预警。

关键词: 尾矿, 渗透破坏, 孔隙水压力, 弯曲导波, 预警

Abstract:

A tailing seepage failure testing instrument designed by the authors was used to simulate the whole process of tailing seepage failure under the condition of increasing upstream water level and continuous increase of hydraulic gradient. The evolution of the pore water pressure and flexural guided wave parameters, as well as the flexural guided wave signals' b-value and fractal dimension during the experiments, were analyzed. The evaluation criteria of tailing seepage failure level were proposed based on the change characteristics of pore water pressure and flexural guided wave characteristic parameters. The results show that: (1) During the tailing seepage failure process, the pore water pressure increases with the increase of hydraulic gradient, but when the hydraulic gradient increases to a certain degree, the pore water pressure will show a sudden drop. (2) Tailing seepage failure is a gradual process, and the flexural guided wave parameters in this process can be classified into four types: no signal, weak signals, strong signals, and violent signals. The four types of signals correspond to the ordinary operation stage, development stage, pre-damage and final seepage failure stage of tailings, respectively. (3) The b-value and fractal dimension of the guided waves are at a low level before the final seepage failure stage of the tailings and violently oscillate when the final seepage failure is approaching. (4) Through the analysis of the flexural guided wave parameters, the quantitative indices of the tailing seepage failure degree are proposed, and the tailing seepage failure is divided into four warning levels. The four warning colors of blue, yellow, orange and red represent the corresponding warning level.

Key words: tailings, seepage failure, pore water pressure, flexural guided wave, early warning

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[1] 郭景琢, 郑刚, 赵林嵩, 潘军, 张宗俊, 周强, 程雪松, . 多排孔注浆引起土体变形与孔压规律试验研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(3): 896-907.
[2] 陈平山, 吕卫清, 梁小丛, 周红星, 王婧, 马佳钧, . 含细粒珊瑚土抗液化特性试验研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(2): 337-344.
[3] 张雷, 吕延栋, 王炳辉, 金丹丹, 竺明星, 方晨, . 絮凝−真空−电渗联合加固滩涂软土的模型试验研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(9): 2383-2390.
[4] 丁瑜, 贾羽, 王晅, 张家生, 陈晓斌, 罗昊, 张宇, . 颗粒级配及初始干密度对路基翻浆冒泥特性的影响[J]. 岩土力学, 2022, 43(9): 2539-2549.
[5] 杨建平, 王琛, 黄煜诚, 秦川, 陈卫忠, . 水下盾构隧道运营期管片应变增量变化规律研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(8): 2253-2262.
[6] 杜宇, 刘松玉, 祝刘文, 邹海峰, 蔡国军, . 基于孔压静力触探试验的水运工程土分类方法研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(5): 1353-1363.
[7] 李新明, 贾亚垒, 王志留, 尹松. 原状膨胀土剪切力学特性的应变速率效应[J]. 岩土力学, 2022, 43(12): 3327-3334.
[8] 苏新斌, 廖晨聪, 刘世奥, 张璐璐, . 基于预制滑动面的饱和黏土−结构物界面强度特性 三轴试验研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(10): 2852-2860.
[9] 尹小卡, 杜思义, 王涛涛. 砂土液化与水泥粉煤灰碎石桩施工参数 关系的试验研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(9): 2518-2524.
[10] 王静, 肖涛, 朱鸿鹄, 梅国雄, 刘拯源, 魏广庆, . 透水管桩现场试验光纤监测与承载性能研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(7): 1961-1970.
[11] 杨春和, 张超, 李全明, 于玉贞, 马昌坤, 段志杰, . 大型高尾矿坝灾变机制与防控方法[J]. 岩土力学, 2021, 42(1): 1-17.
[12] 张峰瑞, 姜谙男, 杨秀荣. 孔隙水压力对锯齿状结构面剪切蠕变特性的影响[J]. 岩土力学, 2020, 41(9): 2901-2912.
[13] 徐晓冬, 孙光华, 姚旭龙, 梁学健, 邵陆航, . 基于能量耗散与释放的充填体失稳 尖点突变预警模型[J]. 岩土力学, 2020, 41(9): 3003-3012.
[14] 张小玲, 朱冬至, 许成顺, 杜修力, . 强度弱化条件下饱和砂土地基中桩−土 相互作用p-y曲线研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(7): 2252-2260.
[15] 张升, 高峰, 陈琪磊, 盛岱超, . 砂-粉土混合料在列车荷载作用下 细颗粒迁移机制试验[J]. 岩土力学, 2020, 41(5): 1591-1598.
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[1] 姚仰平,侯 伟. 土的基本力学特性及其弹塑性描述[J]. , 2009, 30(10): 2881 -2902 .
[2] 向天兵,冯夏庭,陈炳瑞,江 权,张传庆. 三向应力状态下单结构面岩石试样破坏机制与真三轴试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2908 -2916 .
[3] 石玉玲,门玉明,彭建兵,黄强兵,刘洪佳. 地裂缝对不同结构形式桥梁桥面的破坏试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2917 -2922 .
[4] 夏栋舟,何益斌,刘建华. 土-结构动力相互作用体系阻尼及地震反应分析[J]. , 2009, 30(10): 2923 -2928 .
[5] 徐速超,冯夏庭,陈炳瑞. 矽卡岩单轴循环加卸载试验及声发射特性研究[J]. , 2009, 30(10): 2929 -2934 .
[6] 张力霆,齐清兰,魏静,霍倩,周国斌. 淤填黏土固结过程中孔隙比的变化规律[J]. , 2009, 30(10): 2935 -2939 .
[7] 张其一. 复合加载模式下地基失效机制研究[J]. , 2009, 30(10): 2940 -2944 .
[8] 陶干强,杨仕教,任凤玉. 崩落矿岩散粒体流动性能试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2950 -2954 .
[9] 马 亢,徐 进,吴赛钢,张爱辉. 公路隧道局部塌方洞段的围岩稳定性评价[J]. , 2009, 30(10): 2955 -2960 .
[10] 卢 正,姚海林,骆行文,胡梦玲. 公路交通荷载作用下分层地基的三维动响应分析[J]. , 2009, 30(10): 2965 -2970 .