Компьютерное моделирование насыпной земляной плотины как прототипа ограждающей дамбы хвостохранилища
Разработка, на основе комплексных георадарных и сейсмотомографических исследований, геомеханической модели ограждающего насыпного гидротехнического сооружения-плотины. Закономерности деформирования смещения тела сооружения, формирования депрессии в теле.
| Рубрика | Геология, гидрология и геодезия |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 20.04.2018 |
| Размер файла | 413,3 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НАСЫПНОЙ ЗЕМЛЯНОЙ ПЛОТИНЫ КАК ПРОТОТИПА ОГРАЖДАЮЩЕЙ ДАМБЫ ХВОСТОХРАНИЛИЩА
Калашник Н.А
Основные гидротехнические сооружения на горных предприятиях представляют собой систему хвостохранилищ и ограждающих их дамб и являются потенциально опасными объектами [1, 2]. Опыт эксплуатации таких объектов имеет многочисленные примеры возникновения чрезвычайных ситуаций и аварий, наиболее известные из которых: Качканарский ГОК (РФ), рудник Эль-Кобра (Чили), Карамкенский ГМК (РФ) углеобогатительная фабрика в Буффало-Крик (Западная Виргиния, США), шахта «Преставель» (Италия), хвостохранилище в Колонтаре (Венгрия), ОАО «Аммофос» (РФ) и др. Основной причиной аварий стало локальное или полное разрушение ограждающих дамб, представляющих собой насыпные (или намывные) грунтовые сооружения, вследствие формирования в теле дамб водопроводящих каналов и размыва. Поэтому изучение состояния дамб комплексами экспериментальных и аналитических методов необходимо проводить начиная со стадии строительства дамбы, во время ее первоначального нагружения и в процессе эксплуатации гидротехнической системы «хвостохранилище-дамбы», в целях оперативного выявления неблагоприятных деформационных и фильтрационных процессов и своевременного принятия мероприятий по обеспечению устойчивости ограждающих дамб. Эти проблемы являются актуальными для ряда предприятий Кольского региона: в частности, СЗФК на месторождении Олений ручей строится хвостохранилище в пойме ручья Олений ручей; на АНОФ-2 ОАО Апатит более чем на одну треть в высоту наращивается хвостохранилище и т.п.
В этой связи Горным институтом КНЦ РАН проведены постановочные комплексные экспериментальные и компьютерные исследования, выбрав в качестве прототипа объекта исследований насыпную земляную плотину. Экспериментальные исследования включали в себя георадарные зондирования и сейсмотомографию тела плотины, в результате чего были определены механические характеристики грунтов, местоположение кривой депрессии и водопроводящих каналов, и была построена геомеханическая модель плотины [2].
Рис. 1. Геомеханическая модель и компьютерное моделирование насыпной грунтовой плотины-дамбы.
Модель исследована в упругопластической постановке методами компьютерного моделирования, в результате чего установлены закономерности деформирования и смещения тела сооружения, а также формирование кривой депрессии в теле в зависимости от свойств слагающих его грунтов и уровня внешней водной нагрузки. Из рис.1, 2 следует, что процессы деформирования захватывают не только тело самой плотины, но и подстилающее основание на глубину, примерно равную высоте плотины (для исследуемого случая). Причем на начальной стадии нагружения в центральной части плотины происходит уплотнение (усадка), но в последующем происходит ее «выпучивание» примерно на величину усадки (рис. 2а). Горизонтальные перемещения аппроксимируются зависимостью у=0, 15х2+0, 17х+17 и возрастают с увеличением нагрузки (уровня воды) до относительных значений 5*10-2 (рис. 2б).
Горизонтальные перемещения нагружаемого склона плотины аналогичны перемещениям гребня с достижением максимальных величин примерно 4*10-2 (рис. 2г). Вертикальные перемещения при промежуточном нагружении также имеют аналогичный характер, но при максимальном нагружении, когда уровень воды повышается и достигает уровня гребня плотины, графики вертикальных перемещений свидетельствуют об образовании в приповерхностной части зоны разуплотнения (мощностью до 0, 2 высоты плотины) и далее зоны уплотнения (мощностью до 0, 5 высоты плотины) (рис.2в).
Рис. 2. Приращение вертикальных и горизонтальных перемещений в наиболее опасных зонах водоограждающей плотины.
По данным Госгортехнадзора РФ, в стране находится в эксплуатации около 300 хвостохранилищ, при этом более 180 из них - в аварийном состоянии, что подтверждается высокой частостью их отказов. В этой связи полученные данные представляют собой дополнительную научную основу для прогнозирования наиболее уязвимых мест (зон) насыпного грунтового гидротехнического сооружения - дамбы. В практическом приложении результаты работы использованы для обоснования мероприятий по снижению рисков локальных разрушений дамб на начальном этапе заполнения хвостохранилища одного из горнодобывающих предприятий Кольского полуострова.
георадарный гидротехнический плотина сейсмотомографический
Литература
1. Проблемы защиты окружающей среды [Электронный ресурс]. Режим доступа: www.secandsafe.ru, свободный.
2. Калашник Н.А. Моделирование гидротехнических сооружений при ведении горных работ // Горное дело: Технологии. Оборудование. Спецтехника. Тез. докл. Екатеринбург: Изд. АМБ, 2011. С.197.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Проектирование гидроузла: описание района, топографическая и климатическая характеристика, геологические условия. Обоснование выбора створа гидротехнического сооружения, компоновка узла плотины. Геометрические параметры плотины, гидравлический расчет.
курсовая работа [770,0 K], добавлен 14.12.2011Построение профиля земляной плотины. Определение высоты плотины. Определение ширины гребня. Крепление откосов. Подбор дренажного устройства. Построение депрессионной кривой. Схема расчета грунтовой плотины. Схема гребня плотины.
курсовая работа [42,4 K], добавлен 13.08.2006Общая характеристика грунтовой плотины, ее разновидности и отличительные черты. Порядок определения высоты тела плотины, отметки ее гребня. Методика и этапы конструирования тела плотины, ее фильтрационный расчет. Устройство и назначение водосброса.
курсовая работа [474,2 K], добавлен 15.05.2009Основные требования к проектам гидросооружений. Определение класса гидротехнического сооружения. Проверка на пропуск поверочного расхода. Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе и параметров принятых гасителей. Конструирование подземного контура.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 28.11.2021Естественные и хозяйственно-строительные условия. Проектирование поперечного профиля грунтовой плотины, сопряжения тела плотины с основанием и берегами. Выбор типа и конструкции водовыпуска. Организация производства работ по строительству гидроузла.
дипломная работа [283,0 K], добавлен 17.12.2010Вариант гидроузла с каменно-земляной плотиной. Паспорт гидроузла, определение отметки гребня грунтовой плотины. Состояние строительства плотин из укатанного бетона в мире. Гидравлический расчет водосбросного сооружения. Водосбросное сооружение, его выбор.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 19.11.2009Проектирование бетонной водосборной плотины, компоновка сооружений гидроузла и гидравлические расчеты. Порядок конструирования тела плотины и ее элементов. Расчет фильтрации, нагрузки и воздействия на плотину. Планирование затрат на строительство.
курсовая работа [119,3 K], добавлен 12.07.2009Выбор створа плотины в зависимости от топографических, геологических, гидрологических и строительных условий. Определение высоты плотины, крепление откосов, дренажные устройства и фильтрационные расчеты. Водосбросный канал и расчет трубчатого водоспуска.
курсовая работа [48,4 K], добавлен 16.01.2012Гидрологические характеристики района проектирования. Определение полезного, форсированного и мертвого объемов водохранилища. Выбор створа плотины, трассы водопропускных сооружений. Построение плана и поперечного профиля плотины. Расчет входного оголовка.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 04.06.2015Расчет отметки гребня и высоты волнозащитной плотины с учетом осадки. Расчетные уровни воды и характеристики ветра. Подбор поперечного профиля. Заложение и крепление откосов, вычисление массы камня. Анализ крутизны волноустойчивого неукрепленного откоса.
курсовая работа [973,6 K], добавлен 17.01.2014Обоснование выбора створа и типа грунтовой плотины, конструкция ее поперечного профиля. Назначение отметок и размеров берм. Определение отметки гребня плотины, подбор обратного фильтра. Расчёт депрессионной кривой и устойчивости откосов, их крепление.
контрольная работа [157,8 K], добавлен 05.11.2014Характеристика района возведения гидроузла. Выбор основных размеров профиля плотин. Определение отметки гребня в глубоководной зоне. Откосы, бермы и дренажные устройства. Фильтрационный расчет грунтовой плотины. Проектирование водовыпускного сооружения.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 25.04.2015Определение отметки гребня грунтовой плотины и расчёт крепления верхового откоса. Прогноз физико-механических свойств грунта. Фильтрационные расчеты. Подбор зернового состава переходных зон. Расчёт концевого участка строительного водосброса плотины.
курсовая работа [687,3 K], добавлен 13.03.2012Электромагнитные волны в земле, их отражение и дифракция. Глубинность, разрешающая способность, детальность георадарных исследований. Методика проведения георадарных работ. Форма зондирующего импульса. Результаты георадиолокационных работ поперек р. Угра.
реферат [1,6 M], добавлен 05.05.2012Конструирование водозаборного сооружения берегового типа. Назначение и характеристика проектируемого сооружения. Классификация грунтов основания. Равнодействующая горизонтальных и вертикальных сил. Расчет фундамента на сдвиг и абсолютную усадку.
курсовая работа [707,9 K], добавлен 12.07.2009Расчет магистрального канала гидротехнического сооружения, определение равномерного движения жидкости по формуле Шези. Определение канала гидравлически наивыгоднейшего сечения, глубин для заданных расходов. Вычисление многоступенчатого перепада.
курсовая работа [193,2 K], добавлен 12.07.2009Гидротехнические сооружения: сущность и классификация. Сооружения на шельфе и их предназначение. Проект искусственного острова-порта. Плавучие и точечные причалы, особенности их конструкции. Строительство хранилищ в районе морского нефтегазопромысла.
реферат [1,4 M], добавлен 10.12.2013Анализ алгоритмов построения прогнозной кинематической модели деформации сооружения. Оценка ассиметрии распределения значений случайной величины осадки в сечении. Формула исследования вариации. Методика прогнозирования значений осадки конкретных марок.
контрольная работа [207,2 K], добавлен 19.03.2012Состав работ при тахеометрической съемке, ее объекты. Программное обеспечение, используемое при обработке результатов измерений. Физико-географическое описание местности. Маркшейдерско-геодезическое обеспечение района работ, строительство хвостохранилища.
дипломная работа [2,5 M], добавлен 09.06.2013Общие сведения о хвостохранилищах, состав работ при тахеометрической съемке. Способы съемки ситуации и рельефа. Проектирование строительства хвостохранилища месторождения "Секисовское". Обработка результатов тахеометрической съемки в программе EZYsurf.
дипломная работа [2,3 M], добавлен 17.06.2013
