尾礦壩多相介質(zhì)中彈性波傳播特性理論與試驗(yàn)研究.pdf

1、微震監(jiān)測技術(shù)是一種全數(shù)字型實(shí)時(shí)監(jiān)測方法,并且具有對(duì)震源空間定位、可視化顯示、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳輸送、多專家實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)控等特點(diǎn)。目前,該技術(shù)己成功有效地運(yùn)用在礦山、水電、石油等地下巖體穩(wěn)定性監(jiān)測中,但在尾礦庫穩(wěn)定性監(jiān)測中則鮮見報(bào)道。尾礦庫是重大危險(xiǎn)源,開展對(duì)尾礦庫的安全監(jiān)測具有重大的工程意義、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。尾礦庫壩是由尾礦堆積而成的一種多孔的三相松散介質(zhì),與巖體介質(zhì)有很大的差別。本文在國內(nèi)首次針對(duì)彈性波在尾砂中的傳播特性以及波導(dǎo)桿在尾砂介質(zhì)中的導(dǎo)

2、波特性做了相關(guān)數(shù)值模擬和大量的現(xiàn)場試驗(yàn)研究,探索微震監(jiān)測技術(shù)在尾礦庫監(jiān)測中的適用性,為今后將該技術(shù)投入運(yùn)行提供理論依據(jù)。作者主要完成的研究內(nèi)容及主要結(jié)論如下:
　　 (1)分別從尾礦壩單元、輸送尾礦單元、排洪單元辨識(shí)了尾礦庫存在的危險(xiǎn)有害因素。將尾礦壩潰壩的失事模式分為洪水漫壩、滲透破壞、壩坡失穩(wěn)和地震險(xiǎn)情,對(duì)導(dǎo)致尾礦壩潰壩的致災(zāi)機(jī)理進(jìn)行了分析。論述了尾礦庫的安全現(xiàn)狀及其危害性,列舉了國內(nèi)外重特大尾礦庫潰壩災(zāi)害的案例并對(duì)典型案例

3、發(fā)生的原因進(jìn)行了簡要分析,說明了國內(nèi)目前采用的幾種尾礦庫安全監(jiān)測方法的原理、成效及其局限性,指出了實(shí)時(shí)全天候監(jiān)測技術(shù)的必要性、特點(diǎn)以及所要面臨的技術(shù)理論問題。
　　 (2)運(yùn)用單相彈性介質(zhì)彈性波理論、Biot理論和非飽和介質(zhì)彈性波理論,分別對(duì)彈性波在各種狀態(tài)的尾砂中傳播特性做出數(shù)值模擬,分析其波速、衰減與頻率及其物理特性之間的關(guān)系,所得結(jié)果與一般土體較為相似,彈性波在尾砂中的波速略低于一般土體,但波的衰減卻較一般土體有相當(dāng)大的提

4、高,且波速、衰減和尾砂物理特性之間的變化關(guān)系也與土體接近,土體的相關(guān)理論可以運(yùn)用于分析尾砂介質(zhì)。
　　 (3)在柿竹園野雞尾尾礦庫現(xiàn)場進(jìn)行彈性波在尾砂中的傳播特性試驗(yàn),采集分析傳感器接收到的波形和頻率譜,計(jì)算波速、各頻率段彈性波的衰減系數(shù)、品質(zhì)因子,繪出尾砂中彈性波傳播衰減曲線,得出,在自然條件下的表層尾砂中(接近干尾砂),彈性波的傳播波速在119m/s左右。尾砂介質(zhì)的品質(zhì)因子集中在30～70;在30J能量釋放下,彈性波基本能較

5、好地傳播50m左右,并且能從波形中分辨出來。
　　 (4)使用鋼筋作為簡易波導(dǎo)桿,在尾礦庫現(xiàn)場進(jìn)行波導(dǎo)桿在尾砂中的導(dǎo)波特性試驗(yàn)。分析對(duì)比波導(dǎo)桿接收信號(hào)與無波導(dǎo)桿時(shí)信號(hào)的特點(diǎn),得出波導(dǎo)桿所接收信號(hào)的頻帶寬度略低于無波導(dǎo)桿時(shí)的信號(hào),但是波導(dǎo)桿對(duì)于試驗(yàn)激勵(lì)信號(hào)(低頻)具有非常顯著的增強(qiáng)作用,并且波導(dǎo)桿可以增大對(duì)于信號(hào)的感應(yīng)范圍,低頻信號(hào)的衍射現(xiàn)象不影響波導(dǎo)桿對(duì)于信號(hào)的增強(qiáng)性能,波導(dǎo)桿可以很好地運(yùn)用在尾礦庫的安全監(jiān)測中。