尾礦庫(kù)安全評(píng)價(jià)中壩體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析

在我國(guó)，礦產(chǎn)資源十分的豐富，相應(yīng)的在我們國(guó)家，尾礦庫(kù)的數(shù)量也是十分眾多的。尾礦庫(kù)是金屬礦山、非金屬礦山在礦石選別之后，用來堆放它們所排出的尾礦、其他廢渣的場(chǎng)所。我國(guó)的尾礦庫(kù)數(shù)量眾多，在之前只是處于粗放式的生產(chǎn)發(fā)展，但隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，技術(shù)的進(jìn)步，我們國(guó)家的礦業(yè)也在大步的前進(jìn)與發(fā)展。隨著近年來人們對(duì)安全意識(shí)、環(huán)保意識(shí)的不斷提升，人們?cè)絹碓疥P(guān)注到尾礦庫(kù)的安全運(yùn)行的問題，不僅如此，政府的相關(guān)監(jiān)管部門、企業(yè)等等也是越來越重視尾礦庫(kù)的安全運(yùn)行問題。如若不能管理好尾礦庫(kù)的安全運(yùn)行，一旦發(fā)生尾礦庫(kù)的事故，會(huì)對(duì)人民的財(cái)產(chǎn)造成巨大的損失，對(duì)人民的生命安全也造成巨大的威脅，并且對(duì)下游的環(huán)境也造成污染，所以，安全運(yùn)行尾礦庫(kù)是人們非常關(guān)心的問題。國(guó)家也在不斷重視尾礦庫(kù)的生產(chǎn)安全，以及對(duì)環(huán)境的保護(hù)。作為礦山企業(yè)，更是高度重視尾礦庫(kù)的安全保護(hù)以及環(huán)境保護(hù)，這些都關(guān)乎到礦山企業(yè)的發(fā)展，礦山企業(yè)更是應(yīng)該做好尾礦庫(kù)的安全生產(chǎn)。

對(duì)于尾礦庫(kù)壩體的安全的鑒定，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)在有許多的研究。大部分是對(duì)于尾礦庫(kù)壩體的結(jié)構(gòu)、滲流等的安全性進(jìn)行相關(guān)鑒定與評(píng)價(jià)。例如，有的會(huì)使用AutoBank軟件計(jì)算并分析尾礦庫(kù)滲流的安全與穩(wěn)定性，根據(jù)計(jì)算的數(shù)據(jù)對(duì)尾礦庫(kù)給出科學(xué)的調(diào)整建議。有的會(huì)根據(jù)多年觀測(cè)到的壩體變形的外部數(shù)據(jù)為依據(jù)，同時(shí)再結(jié)合監(jiān)測(cè)到的壩體的數(shù)年間的降雨量的數(shù)據(jù)、庫(kù)水位數(shù)據(jù)、壩體的溫度數(shù)據(jù)，對(duì)壩體的切向、徑向位移變形量做出分析，以此做出該壩體的整體評(píng)價(jià)。有的則是結(jié)合了二維滲流有限元計(jì)算與觀測(cè)的滲流資料，將二者結(jié)合到一塊進(jìn)行研究，于是更全面的分析與評(píng)價(jià)了尾礦庫(kù)滲流的安全與穩(wěn)定的情況。本論文對(duì)某尾礦庫(kù)的滲流與結(jié)構(gòu)的安全、尾礦庫(kù)的防洪能力做出了綜合評(píng)價(jià)，方法就是在收集了某尾礦庫(kù)的資料數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上通過實(shí)地考察、計(jì)算與分析的方法，從而做出的綜合評(píng)價(jià)。

1 尾礦庫(kù)概況

1.1 工程的概況

該尾礦庫(kù)位于馬鞍溪干流的中游附近，是一座小型的尾礦庫(kù)。尾礦庫(kù)壩址以上的控制流域的面積是7.81km

，尾礦庫(kù)的攔河壩是拱壩型式。壩頂高程是239.12m。壩頂是有防浪墻的。防浪墻的墻頂高度是241m。壩的最大高是37.35m，壩頂?shù)拈L(zhǎng)度是107.9m，寬度是3.5m。尾礦庫(kù)所設(shè)計(jì)的洪水位是239.1m，對(duì)應(yīng)的庫(kù)容是118.7萬(wàn)立方米，經(jīng)校核后洪水位是239.7m，與其對(duì)應(yīng)的庫(kù)容是121.2萬(wàn)立方米。并且尾礦庫(kù)的泄水型式是側(cè)堰正槽溢洪道，沒有閘進(jìn)行控制，堰頂?shù)母叱淌?37.5m，堰頂?shù)膶挾仁?2m。

1.2 地形與地貌

該尾礦庫(kù)的地貌是丘陵地貌，所在地所屬河流是嘉陵江的支流馬鞍溪河。尾礦庫(kù)附近的河床的高程是201m至206m，尾礦庫(kù)的水面的寬度是61m至82m。兩岸的山頂?shù)母叨仁窃?50m左右，河谷是剖面形態(tài)為“V”字形的橫向谷，而岸坡的坡度是在16°至62°的范圍。尾礦庫(kù)區(qū)的巖層土壤為紫紅色泥巖、灰夾白色砂巖及淤泥質(zhì)粘土等。尾礦庫(kù)是單斜地層。巖體的透水性是比較差的。地下水主要是基巖裂隙水及補(bǔ)給的庫(kù)水和大氣的降水等。地下水向深部進(jìn)行排泄。節(jié)理裂隙是較為發(fā)育的。尾礦庫(kù)內(nèi)沒有出現(xiàn)不良的地質(zhì)現(xiàn)象，巖體的強(qiáng)風(fēng)化帶的厚度是2.5m至6.8m之間。

2 計(jì)算結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性

2.1 相關(guān)軟件的介紹

計(jì)算該尾礦庫(kù)的穩(wěn)定性的時(shí)候，所使用的方法是梁拱分載法，這種方法是屬于結(jié)構(gòu)力學(xué)的一個(gè)方法。具體方法是首先將尾礦庫(kù)壩體的壩體沿著豎直以及水平的方向，分別劃分成為梁與拱。梁與拱是共同承擔(dān)作用荷載，而且梁與拱分別承擔(dān)多少是按照一定的比例劃分的，劃分的依據(jù)就是根據(jù)拱與梁的結(jié)點(diǎn)處變形協(xié)調(diào)的條件，這樣，拱與梁可以互不影響，各自發(fā)揮自己的作用。當(dāng)計(jì)算出拱與梁分別獨(dú)立承受的荷載與內(nèi)力之后，用材料力學(xué)的方法再計(jì)算出大壩壩體控制點(diǎn)應(yīng)力。這樣，便完成相應(yīng)的設(shè)計(jì)。因?yàn)楣皦蔚捏w型是比較小的，所以在計(jì)算的時(shí)候，只在拱冠處用一根拱冠梁與一些水平拱圈共同組成梁拱系統(tǒng)。且可以以結(jié)點(diǎn)處的徑向變形協(xié)調(diào)條件進(jìn)行荷載的分配，之后就可以計(jì)算拱圈、拱冠梁的應(yīng)力與內(nèi)力了。

表4是主應(yīng)力計(jì)算成果表，從表4中我們首先看壓應(yīng)力的情況，在正常的工況下，最大的壓應(yīng)力值是1.86MPa，是小于6.53的要求的，符合要求。在校核的工況下，最大的壓應(yīng)力值是2.06MPa，是小于5.6的要求的，符合要求。由此可知無論是在正常工況，還是在校核工況，拱壩的壓應(yīng)力皆是滿足規(guī)范中所提的要求的。那么，我們?cè)倏蠢瓚?yīng)力的情況，在正常的工況下，最大的拉應(yīng)力值是-0.96MPa，是小于1.2的要求的，符合要求。在校核的工況下，最大的拉應(yīng)力值是-1.14MPa，是小于1.2的要求的，符合要求。該尾礦庫(kù)的拱壩的最大的拉應(yīng)力是在第六層拱圈與基巖交接的地方，該最大拉應(yīng)力值也是＜1.2MPa的。拱壩的其他部分的最大拉應(yīng)力也是都＜1.0MPa的，所以無論是在正常的工況下，還是在校核的工況下，拱壩壩體的壓應(yīng)力、拉應(yīng)力皆是符合規(guī)范所要求的，拱壩是符合要求的工程。

經(jīng)過護(hù)理后,觀察組患者的腹脹幾率是5.46%,對(duì)照組的腹脹幾率是21.82%,兩組結(jié)果對(duì)比存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異性(P<0.05)。觀察組患者的胃腸蠕動(dòng)時(shí)間、腸鳴音、肛門排氣時(shí)間等均比對(duì)照組短,兩組結(jié)果存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異性(P<0.05)。觀察組臨床護(hù)理滿意度是94.54%,對(duì)照組是76.37%,結(jié)果存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異性(P<0.05)。

05 對(duì)我們來說，重要的是在中國(guó)維持一個(gè)可持續(xù)的高增長(zhǎng)。中國(guó)市場(chǎng)還有很大發(fā)展?jié)摿?，我們需要不斷加?qiáng)同中國(guó)的商業(yè)聯(lián)系，鞏固我們?cè)谥袊?guó)的領(lǐng)先地位。

2.2 選取參數(shù)

對(duì)尾礦、土石材料的一些指標(biāo)，采取了經(jīng)驗(yàn)值。沉砂層的摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值是35°，其平均值是33°。內(nèi)聚力的標(biāo)準(zhǔn)值是24kPa，其平均值則是22kPa。尾粉質(zhì)黏土層的摩擦角標(biāo)準(zhǔn)值是22°，其平均值則是24°。內(nèi)聚力的標(biāo)準(zhǔn)值是48kPa，其平均值則是50kPa。在分析的時(shí)候，考慮了三軸試驗(yàn)，這樣，很大程度的降低了內(nèi)聚力，摩擦角則相應(yīng)的適當(dāng)?shù)奶岣吡?。尾黏土層的摩擦角?biāo)準(zhǔn)值是17°，其平均值則是20°。內(nèi)聚力的標(biāo)準(zhǔn)值是66kPa，其平均值則是69kPa。那么，為了安全，在處理數(shù)據(jù)的時(shí)候，邊采用了下限的值。

這次的計(jì)算分析，在取值參數(shù)時(shí)，經(jīng)過分析，選擇參考了壩體的竣工圖紙及相關(guān)資料、室內(nèi)巖石試驗(yàn)成果、原設(shè)計(jì)資料之后，又在壩體的現(xiàn)場(chǎng)做了勘測(cè)，根據(jù)所測(cè)的結(jié)果，綜合考慮之后，做了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。最后各計(jì)算的參數(shù)值如表1所示。

首先是可靠性?？煽啃允侵冈谝?guī)定的時(shí)間之內(nèi)，以及規(guī)定的條件下，壩體能夠完成預(yù)定功能（例如壩體的抗滑功能）的能力。

經(jīng)過勘測(cè)與資料的收集，可知，該尾礦庫(kù)壩體的多年的降雨量是1094.1mm；多年的平均氣溫是17.6℃；多年的平均最大風(fēng)速是13.4m/s；多年的平均蒸發(fā)量是825.3mm；多年的平均徑流深是590.4mm。

依據(jù)相關(guān)的規(guī)定，分析拱壩的應(yīng)力時(shí)，以拱梁分載法所計(jì)算出的結(jié)果作為強(qiáng)度安全的衡量標(biāo)準(zhǔn)是較為適宜的，那么，這次計(jì)算所使用的軟件，是浙江大學(xué)的拱壩多拱梁法應(yīng)力分析軟件程序，即浙江大學(xué)的ADAO程序。浙江大學(xué)的拱壩多拱梁法應(yīng)力分析軟件系統(tǒng)是一個(gè)集成系統(tǒng)，它是拱壩優(yōu)化（ADOPT）、拱壩應(yīng)力分析（ADCAS）的集成系統(tǒng)。該軟件程序不僅僅可以應(yīng)用于拱壩的優(yōu)化設(shè)計(jì)，也可以在計(jì)算機(jī)的輔助下進(jìn)行手工體形調(diào)整，同時(shí)也可以進(jìn)行拱壩應(yīng)力分析。該軟件程序已經(jīng)在眾多的拱壩工程設(shè)計(jì)中有了廣泛的應(yīng)用，正是由于有了該軟件程序的協(xié)助，對(duì)許多設(shè)計(jì)的效率有了很大的提升，設(shè)計(jì)的質(zhì)量有了很大的提高。該軟件程序的廣泛應(yīng)用，促進(jìn)工程的完成質(zhì)量，為此，也形成了有規(guī)模的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

2.3 計(jì)算壩體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性

為了分析與評(píng)價(jià)該尾礦庫(kù)拱壩的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，又依據(jù)該壩體的實(shí)際運(yùn)行情況，這次的計(jì)算采用了五個(gè)工況，如表2所示。表3所示的是拱壩位移計(jì)算的成果。

我們可以將壩坡結(jié)構(gòu)可靠度狀態(tài)方程進(jìn)行假定，假定該方程是一個(gè)隨機(jī)變量函數(shù)，且是有兩個(gè)服從正態(tài)分布的相互獨(dú)立的隨機(jī)變量函數(shù)。如果隨機(jī)變量不相互關(guān)聯(lián)，或者不服從正態(tài)分布的時(shí)候，可運(yùn)用某個(gè)方式將相應(yīng)的隨機(jī)變量進(jìn)行轉(zhuǎn)化，將其轉(zhuǎn)化為服從正態(tài)分布，且是相互獨(dú)立的。如此，便能夠計(jì)算出可靠性指標(biāo)。那么，為了能夠更好地表述，先介紹如下幾個(gè)概念：

從表3之中可以看到，在各種荷載組合的工況之下，該尾礦庫(kù)拱壩的位移變形的計(jì)算的值均都比較小。最大的切向位移是2.13mm，最大的徑向位移是22.2mm。由以上可獲知該尾礦庫(kù)的壩體位移變形在理論計(jì)算中是符合相關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范的。

教材的章節(jié)練習(xí)題，特別是拓展題，往往包含一些新情境信息。例如，人教版必修2教材中的技能訓(xùn)練：“野生型鏈孢霉能在基本培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，而用X射線照射后鏈孢霉卻不能在基本培養(yǎng)基上生長(zhǎng)。在基本培養(yǎng)基上加入某種維生素后，經(jīng)X射線照射后鏈孢霉又能正常生長(zhǎng)。”教學(xué)中，教師可以讓學(xué)生思考：如果基因突變?cè)斐擅傅母淖儯绾螌?duì)這種現(xiàn)象做出解釋？2018年全國(guó)Ⅰ卷理綜第6題正是考查了有關(guān)細(xì)菌代謝中基因突變?cè)斐上嚓P(guān)酶缺失影響代謝的問題。

3 分析壩體結(jié)構(gòu)的可靠度

利用實(shí)時(shí)熒光定量PCR檢測(cè)了在PDA平板上培養(yǎng) 7、14和 21 d Sd1－2菌株（圖 7A）Mmk1基因的表達(dá)量，發(fā)現(xiàn)Mmk1基因的相對(duì)表達(dá)量隨著菌株培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)而減少，但差異不顯著（圖7B）。

經(jīng)過計(jì)算之后，洪水位設(shè)計(jì)的是239.1m，經(jīng)過校核之后，洪水位是239.7m。正常的蓄水位值是237.5m，死水位的值是212.1m。經(jīng)計(jì)算基巖綜合彈模值是4.2×10

MPa,泊松比的值是0.35?？辜魠?shù)值是f

=0.8，C

=0.1MPa。抗剪斷參數(shù)值是f

=0.9，C

=0.8MPa。天然密度的值是2.60g/cm

。尾礦庫(kù)的壩體材料容重值是24.2kN/m

、泊松比的值是0.171、彈模的值是3.7×10

MPa、線膨脹系數(shù)的值是8.1×10

。

依據(jù)衡水老白干酒業(yè)股份有限公司《酒水質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》Q/HJ.J 04.005—2009對(duì)釀酒試驗(yàn)班組所產(chǎn)原酒進(jìn)行品評(píng)分析，為保證品評(píng)效果，請(qǐng)國(guó)家評(píng)委和省評(píng)委組成品評(píng)小組，見表1。

其次是可靠度?？煽慷仁侵冈谝?guī)定的時(shí)間之內(nèi)，以及規(guī)定的條件下，壩體能夠完成預(yù)定功能（例如壩體不滑動(dòng)）的概率ps。

當(dāng)前，行業(yè)整體面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，很多企業(yè)退出轉(zhuǎn)型，特別是山東省。山東作為化工大省，歷來是化企關(guān)注的重點(diǎn)省份。據(jù)了解，自去年化工產(chǎn)業(yè)安全生產(chǎn)轉(zhuǎn)型行動(dòng)開展以來，山東已經(jīng)關(guān)閉轉(zhuǎn)產(chǎn)化工企業(yè)620家，停產(chǎn)整頓2614家，占全省化工生產(chǎn)企業(yè)的42.5%。未來山東還將進(jìn)一步壓減化工生產(chǎn)企業(yè)數(shù)量，力爭(zhēng)在現(xiàn)有基礎(chǔ)上關(guān)閉20%以上，將全省化工生產(chǎn)企業(yè)控制在5000家以內(nèi)，實(shí)現(xiàn)化工企業(yè)的減量提升。在壓力如此之大的大形勢(shì)下，很多企業(yè)抽身都來不及，倍豐為何卻偏偏明知山有虎偏向虎山行呢？

最后是失效概率。失效概率是指壩體不能夠完成預(yù)定功能的（例如壩體滑動(dòng)）的概率pf。

在允許有風(fēng)險(xiǎn)的情況下，規(guī)定可靠度可參考相應(yīng)的規(guī)定。當(dāng)計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)差，以及安全系數(shù)的平均值，便可以計(jì)算出可靠度指標(biāo)。根據(jù)上述計(jì)算，最終可知該尾礦壩的安全是符合相關(guān)的規(guī)定的。那么即便將來產(chǎn)生的廢石土的圍封，其也是沒有滑動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)的。只是，在雨季的時(shí)候，需要注意邊土邊坡的穩(wěn)定性的情況，尤其是要注意預(yù)防大型的滑坡，對(duì)排洪管可能產(chǎn)生的危害。

4 結(jié)語(yǔ)

拱壩兩岸坡巖體沒有變形的痕跡，近壩岸坡也是在穩(wěn)定的狀態(tài)，且拱壩的壓應(yīng)力、位移與拉應(yīng)力，無論是在哪種工況之下都符合規(guī)范所提的要求。拱壩在整治之后的十五年間的運(yùn)行，從未出現(xiàn)滲漏、較大的變形等情況，且在下游的壩面也沒有看到裂縫。所以，可知拱壩的運(yùn)行，整體是安全的。所以，在此次的復(fù)核計(jì)算中，可以評(píng)價(jià)該尾礦庫(kù)壩體的結(jié)構(gòu)是安全的。但因?yàn)闆]有相關(guān)的監(jiān)測(cè)資料，所以不能參考監(jiān)測(cè)的資料分析壩體的相關(guān)穩(wěn)定的情況。故在此建議相關(guān)部門根據(jù)相關(guān)的規(guī)范要求，對(duì)該尾礦庫(kù)壩體實(shí)施有規(guī)律的監(jiān)控，以保證尾礦庫(kù)壩體的運(yùn)行安全以及泄水設(shè)施的安全。由上，根據(jù)相關(guān)的規(guī)定規(guī)范要求，對(duì)該尾礦庫(kù)壩體的安全評(píng)級(jí)評(píng)為A級(jí)，壩體的結(jié)構(gòu)安全。

上面所述方法，僅供同行業(yè)者進(jìn)行參考，也作拋磚引玉之用。隨著國(guó)家不斷地發(fā)展壯大，國(guó)家和人民對(duì)安全運(yùn)行、環(huán)保的要求越來越高，對(duì)于做好尾礦庫(kù)的相關(guān)安全工作也是刻不容緩，我們應(yīng)該時(shí)刻保持警惕，認(rèn)真做好安全工作，保障好尾礦庫(kù)的安全。

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