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        上游式尾礦庫(kù)一種新的初期壩型式的滲流計(jì)算分析

        2020-10-21 06:33:17高峰李松
        科技風(fēng) 2020年6期
        關(guān)鍵詞:滲水量

        高峰 李松

        摘?要:上游式尾礦庫(kù)運(yùn)行過程中,考慮到尾礦庫(kù)運(yùn)行初期和后期滲透穩(wěn)定,初期壩壩型通常采用透水堆石壩。但在尾礦庫(kù)運(yùn)行前期,往往由于反濾層施工質(zhì)量等原因,容易出現(xiàn)尾礦“跑渾”現(xiàn)象。本文提出一種新的初期壩型,既減少尾礦庫(kù)運(yùn)行初期的“跑渾”問題,又能保證堆積壩滲透穩(wěn)定。

        關(guān)鍵詞:初期壩;滲水量;滲透穩(wěn)定

        上游式尾礦庫(kù)運(yùn)行過程中,考慮到尾礦庫(kù)運(yùn)行初期和后期滲透穩(wěn)定,初期壩壩型通常采用透水堆石壩。在尾礦庫(kù)運(yùn)行中后期,采用尾礦堆壩后,初期壩起到排滲棱體作用。由于透水堆石壩孔隙大,為防止尾礦滲透至下游,在壩體內(nèi)需設(shè)置反濾層,但由于反濾層施工質(zhì)量等原因,初期容易出現(xiàn)尾礦“跑渾”現(xiàn)象。所謂跑渾現(xiàn)象,即除了庫(kù)內(nèi)水,尾礦也通過孔隙滲入下游,容易造成環(huán)境污染。

        本文提出一種新的初期壩型,在常規(guī)堆石壩的上游側(cè)分區(qū)填筑一部分土石混合料(約1/4初期壩高),既減少尾礦庫(kù)運(yùn)行初期的尾礦“跑渾”,又能保證堆積壩滲透穩(wěn)定。

        1 滲流計(jì)算模型

        為比較常規(guī)初期壩和新型初期壩兩種方案的滲流量和滲透穩(wěn)定性差異,本文建立的二維有限元模型進(jìn)行計(jì)算分析。模型參考了類似堆筑工藝項(xiàng)目,新型初期壩方案示意圖見圖1所示。

        2 滲流量對(duì)比分析

        滲流量計(jì)算采用二維有限元的分析方法[1],計(jì)算不同水位工況下對(duì)比兩個(gè)方案的滲流量差異。

        不同運(yùn)行水位運(yùn)行工況下滲流量計(jì)算結(jié)果見上表所示。當(dāng)運(yùn)行水位在土石混合料高度以下時(shí),新方案滲透水量比常規(guī)方案的滲透水量小的多。由于土石混合料的滲透系數(shù)小,可以明顯改善尾礦庫(kù)運(yùn)行初期的跑渾問題。當(dāng)水位超高土石混合料高度時(shí),則兩種方案滲透水量差不多,新方案的滲透水量稍小。

        3 滲透穩(wěn)定對(duì)比分析

        初期壩堆滿后,采用尾礦上游式筑壩。初期壩在堆積壩體中起到排滲棱體的作用。對(duì)兩種方案的滲流穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算分析,對(duì)比兩個(gè)方案滲流穩(wěn)定性差異。

        兩個(gè)方案的滲流穩(wěn)定性計(jì)算結(jié)果見圖2、圖3。從圖中看出,新方案計(jì)算浸潤(rùn)線埋深比常規(guī)方案埋深要小,這對(duì)壩體滲透穩(wěn)定不利。但兩種方案計(jì)算浸潤(rùn)線埋深均大于臨界浸潤(rùn)線埋深,也大于現(xiàn)行規(guī)范中最小埋深要求。

        參考上游式尾礦庫(kù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),尾礦庫(kù)運(yùn)行過程中,初期壩反濾層孔隙將逐漸被尾礦顆粒淤堵,排滲性能逐漸削弱。此時(shí)無論采用哪種方案,在初期壩反濾層孔隙被尾礦於堵后,浸潤(rùn)線都將有所提高。因此在尾礦庫(kù)運(yùn)行期間,必須在尾礦壩上布置浸潤(rùn)線監(jiān)測(cè)點(diǎn),及時(shí)監(jiān)測(cè)浸潤(rùn)線的變化。隨壩體升高適時(shí)設(shè)置排滲管[2]等排滲設(shè)施,當(dāng)實(shí)測(cè)浸潤(rùn)線高于控制浸潤(rùn)線時(shí),可在壩坡或沉積灘上增設(shè)排滲管、輻射井等降滲設(shè)施。

        4 結(jié)論

        (1)通過兩種方案滲流量計(jì)算,新型初期壩方案能明顯能減少初期滲透水量,亦能明顯改善尾礦庫(kù)運(yùn)行初期跑渾問題。

        (2)采用尾礦堆壩后,對(duì)兩種方案進(jìn)行滲流穩(wěn)定分析,雖然新方案堆積壩內(nèi)浸潤(rùn)線埋深小于常規(guī)方案,但整體埋深仍能滿足規(guī)范中對(duì)滲流控制要求。

        (3)在尾礦庫(kù)運(yùn)行過程中,考慮初期壩反濾層會(huì)逐漸被尾礦於堵,滲透性降低。無論采用哪種初期壩方案,都在尾礦庫(kù)運(yùn)行中后期都應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注壩內(nèi)浸潤(rùn)線埋深的變化。

        參考文獻(xiàn):

        [1]楊玉婷,艾敏,許志發(fā),趙懷剛,高亞偉.尾礦庫(kù)滲流場(chǎng)數(shù)值模擬研究方法綜述[J].中國(guó)水運(yùn),2018,18(11):65-67.

        [2]金永超.排滲管井在尾礦庫(kù)中的應(yīng)用[J].資源信息與工程,2019,34(3):118-119.

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