動力離心試驗尾礦庫響應研究

導讀:上海安亭科學儀器廠基于離心機振動臺，分別針對典型軟基尾黏土尾礦庫及加高擴容后的尾礦庫開展了動力離心模型試驗，重點探究了加速度分布規律、軟土及尾礦內部孔壓變化規律以

來源：未知發布日期：2019-09-05 11:43【大中小】

本文上海安亭科學儀器廠基于中國水科院離心機振動臺，分別針對典型軟基上尾黏土尾礦庫及加高擴容后的尾礦庫開展了動力離心模型試驗，重點探究了加速度分布規律、軟土及尾礦內部孔壓變化規律以及“軟基−庫內尾礦−尾礦壩”系統的變形規律等內容。試驗成果將為此類尾礦庫的動力穩定分析及抗震加固設計提供一定參考。

1加速度響應
在前述過程結束后，在40g的離心加速度下，輸入一組水平向人工地震波，實測的臺面原型峰值加速度為0.19g，原型Arias強度為0.64m/s。在尾礦壩加速度響應方面，不同高程的子壩頂部原型峰值加速度分別為：0.18g（低層，A3測點），0.23g（中層，A2測點），0.25g（高層，A1測點）。對比輸入地震動（軟土層底部）與低層子壩頂部加速度響應可得，兩者較為接近，說明經過軟土傳播后加速度維持在原水平而未被放大。但在地震動繼續向上傳播的過程中，隨高程的增加壩體加速度響應逐漸增強，最高層子壩的壩頂加速度響應最為強烈，放大系數（尾礦壩壩頂峰值加速度/臺面峰值加速度）為1.3。基于臺面實測地震波時程曲線及A3測點處加速度時程曲線的互相關函數（Cross-correlation），計算自臺面至低層子壩頂部的原型傳播時間為0.12s，傳播距離為9.27m，則剪切波速約為77.3m/s，與一般軟弱土的波速范圍（140m/s以下）一致，進而驗證了壩基的軟弱程度。

2振前變形與試驗
T1類似，離心加速度提升至40g后穩定運行一段時間。此步驟結束時，原壩頂的模型沉降量為3.0mm，而現壩頂的模型沉降量高達12.1mm，超過原壩頂沉降量的4倍?，F壩頂如此高的沉降量主要由最高層子壩下尾礦料的變形造成。由圖1所示，尾礦內部孔壓隨離心加速度的提高而增大，在此過程中累積的超靜孔隙水壓力在穩定運行期逐漸消散。

圖1 試驗T3提升離心加速度過程中孔壓變化規律
3結論
本文上海安亭科學儀器廠針對軟基尾黏土尾礦庫以及加高擴容后的尾礦庫開展了動力離心模型試驗，重點探究了壩體加速度響應、軟土及尾礦內部的孔壓響應、壩體變形模式等內容。主要得出結論：
（1）軟基對地震動的放大效應較為微弱，而尾礦壩壩體加速度放大效應較為明顯，高層子壩尤其是加高擴容后的高層子壩加速度響應最為強烈。
（2）軟土與庫內尾礦內部在地震作用下均會產生一定的孔壓增量，但未達到液化狀態。
（3）地震動強度、軟基及庫內尾礦的固結狀態對尾礦庫的變形模式影響較大。當固結不充分時，在強震作用下易發生尾礦的水平滑移，進而造成壩頂及下游軟土隆起。在固結較為充分且地震動強度較弱時，變形模式以震陷為主。軟土地基尾礦壩的動力特性極為復雜，受浸潤線高度、軟土及尾礦的結構特征、地震波的頻譜特征等多種因素的影響，這些問題還有待于進一步研究。

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