復雜條件下尾礦庫穩(wěn)定性分析及安全預警技術研究

1緒論1 1.1引言1 1.2尾礦庫2 1.2.1尾礦庫分類2 1.2.2尾礦庫等級4 1.2.3尾礦壩筑壩方式4 1.3尾礦庫在線監(jiān)測系統(tǒng)6 1.3.1監(jiān)測要素的選取6 1.3.2監(jiān)測點位的布設7 2化學離子作用下應力滲流耦合對尾礦庫穩(wěn)定性影響研究10 2.1概述10 2.2化學離子作用下應力滲流耦合對尾礦庫穩(wěn)定性影響研究綜述11 2.2.1多場耦合作用對尾礦庫穩(wěn)定性影響的研究11 2.2.2化學因素對尾礦庫穩(wěn)定性影響的研究11 2.2.3目前研究存在的不足12 2.3應力滲流耦合作用下的尾礦庫穩(wěn)定性分析13 2.3.1尾礦庫內的應力場對滲流場的影響13 2.3.2尾礦庫內的滲流場對應力場的影響15 2.3.3尾礦庫內的應力滲流耦合模型16 2.4化學作用下的耦合機制17 2.4.1尾礦庫中化學作用示例說明17 2.4.2化學作用機制18 2.5本章小結19 3化學因素對尾礦性狀影響研究21 3.1概述21 3.2試驗材料及相關分析21 3.2.1試驗材料22 3.2.2試樣粒徑級配分析23 3.2.3化學因素影響下尾礦沉降初步分析25 3.3化學因素對尾礦的基本性狀的影響27 3.3.1尾礦物相的對比分析28 3.3.2尾礦微觀形貌影響的對比分析30 3.3.3化學因素對尾礦粒徑級配的影響34 3.4本章小結36 4化學因素影響下孔隙比與滲透系數(shù)相關性的試驗研究37 4.1概述37 4.2滲透性相關參數(shù)的測定38 4.2.1尾礦試樣含水率試驗38 4.2.2尾礦試樣相對密度分析試驗39 4.2.3不同孔隙比尾礦試樣的制取40 4.3不同化學條件下孔隙比對尾礦滲透性影響試驗41 4.3.1試驗裝置和方法41 4.3.2試驗原理43 4.3.3不同化學條件下孔隙比對尾礦滲透性影響規(guī)律44 4.3.4化學條件下尾礦滲透系數(shù)變化規(guī)律與對比研究49 4.3.5不同化學環(huán)境下尾礦浸泡時間與尾礦滲透關系54 4.3.6孔隙比與滲透系數(shù)的關系模型55 4.3.7不同化學條件下孔隙比對尾礦滲透性影響機理與微觀分析57 4.4本章小結60 5化學因素影響下尾礦庫穩(wěn)定性分析的數(shù)值計算61 5.1概述61 5.2ABAQUS有限元程序介紹及應用61 5.2.1ABAQUS在巖土工程多場耦合中的應用62 5.2.2ABAQUS在尾礦庫內耦合計算的實現(xiàn)62 5.2.3應力滲流耦合計算關鍵事項63 5.3模型建立與計算分析67 5.3.1兩場非耦合數(shù)值模擬計算69 5.3.2滲流系數(shù)正交各向異性模擬計算70 5.3.3兩場耦合數(shù)值模擬計算71 5.4化學因素影響下的耦合計算結果對比分析71 5.4.1酸性環(huán)境下計算結果分析72 5.4.2堿性環(huán)境下計算結果分析73 5.4.3化學環(huán)境下計算結果對比分析74 5.5本章小結76 6尾礦庫埋入式監(jiān)測傳感器外殼腐蝕與防護研究77 6.1概述77 6.2礦山酸性廢水和鹽鹵水研究概況78 6.3尾礦庫監(jiān)測傳感器腐蝕研究概況79 6.4國內外電化學腐蝕研究現(xiàn)狀綜述81 6.4.1國外研究現(xiàn)狀81 6.4.2國內研究現(xiàn)狀82 6.5腐蝕電化學原理與方法84 6.5.1金屬電化學腐蝕原理84 6.5.2金屬腐蝕電化學測試方法85 6.6金屬常用的防護方法概述89 6.7尾礦庫埋入式監(jiān)測傳感器外殼腐蝕實驗研究90 6.7.1實驗材料和儀器90 6.7.2腐蝕實驗總體方案設計及實驗步驟92 6.7.3腐蝕實驗分析96 6.8尾礦庫埋入式監(jiān)測傳感器外殼防護實驗研究117 6.8.1有機涂層制備117 6.8.2有機涂層防腐蝕實驗設計121 6.8.3防護實驗分析122 6.9基于SEM基體的腐蝕與防護形貌分析130 6.9.1基體腐蝕后形貌分析131 6.9.2基體防護后形貌分析133 6.10本章小結135 7基于深度學的尾礦庫浸潤線預測研究137 7.1概述137 7.2陳坑尾礦庫浸潤線預測研究138 7.2.1陳坑尾礦庫監(jiān)測系統(tǒng)簡介138 7.2.2數(shù)據(jù)清洗分析與可視化方法142 7.2.3天氣數(shù)據(jù)處理與分析145 7.2.4浸潤線數(shù)據(jù)處理與分析146 7.2.5庫水位數(shù)據(jù)處理與分析148 7.2.6浸潤線、庫水位與天氣之間的相關性分析150 7.2.7時間序列數(shù)據(jù)切割152 7.3基于神經網絡的浸潤線預測研究152 7.3.1神經網絡傳播與求解原理152 7.3.2神經網絡的選擇158 7.3.3神經網絡的訓練研究160 7.4本章小結175 參考文獻177