Pages Navigation Menu

ISSN 2227-6017 (ONLINE), ISSN 2303-9868 (PRINT), DOI: 10.18454/IRJ.2227-6017
ПИ № ФС 77 - 51217, 16+

Страницы: 54-55 Выпуск: 4 (4) () Искать в Google Scholar
Цитировать

Цитировать

Электронная ссылка | Печатная ссылка

Скопируйте отформатированную библиографическую ссылку через буфер обмена или перейдите по одной из ссылок для импорта в Менеджер библиографий.
Калашник Н. А. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НАСЫПНОЙ ЗЕМЛЯНОЙ ПЛОТИНЫ КАК ПРОТОТИПА ОГРАЖДАЮЩЕЙ ДАМБЫ ХВОСТОХРАНИЛИЩА / Н. А. Калашник // Международный научно-исследовательский журнал. — 2012. — №4 (4). — С. 54—55. — URL: https://research-journal.org/earth/kompyuternoe-modelirovanie-nasypnoj/ (дата обращения: 16.09.2019. ).
Калашник Н. А. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НАСЫПНОЙ ЗЕМЛЯНОЙ ПЛОТИНЫ КАК ПРОТОТИПА ОГРАЖДАЮЩЕЙ ДАМБЫ ХВОСТОХРАНИЛИЩА / Н. А. Калашник // Международный научно-исследовательский журнал. — 2012. — №4 (4). — С. 54—55.

Импортировать


КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НАСЫПНОЙ ЗЕМЛЯНОЙ ПЛОТИНЫ КАК ПРОТОТИПА ОГРАЖДАЮЩЕЙ ДАМБЫ ХВОСТОХРАНИЛИЩА

Калашник Н.А

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Горный институт Кольского научного центра Российской академии наук,

 г. Апатиты

 КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НАСЫПНОЙ ЗЕМЛЯНОЙ ПЛОТИНЫ КАК ПРОТОТИПА ОГРАЖДАЮЩЕЙ ДАМБЫ ХВОСТОХРАНИЛИЩА

Аннотация

На основе комплексных георадарных и сейсмотомографических исследований разработана геомеханическая модель ограждающего насыпного гидротехнического сооружения-плотины. 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. Полученные данные представляют собой основу для обоснования мероприятий по снижению рисков локальных разрушений ограждающих дамб хвостохранилищ.

 

Ключевые слова: насыпная плотина, моделирование, деформирование

Key words: the bulk dam, modelling, deformation

 

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.

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.

 

Опубликовать статью

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Лимит времени истёк. Пожалуйста, перезагрузите CAPTCHA.