趙天龍，陳生水，鐘啟明

（南京水利科學(xué)研究院，江蘇 南京 210029）

尾礦壩潰決機(jī)理與潰壩過(guò)程研究進(jìn)展

趙天龍，陳生水，鐘啟明

（南京水利科學(xué)研究院，江蘇 南京 210029）

尾礦庫(kù)是維持礦山生產(chǎn)的重要設(shè)施，同時(shí)也是礦山的重大危險(xiǎn)源，開(kāi)展尾礦壩潰決機(jī)理與潰壩過(guò)程研究對(duì)于提升我國(guó)尾礦庫(kù)防災(zāi)減災(zāi)水平具有重要意義。分析比較了尾礦壩與擋水土石壩在潰決機(jī)理與潰壩致災(zāi)過(guò)程方面的區(qū)別和聯(lián)系，總結(jié)了尾礦壩在壩體形式、填筑方式、壩料組成和潰決機(jī)制等方面的特點(diǎn)，對(duì)近年來(lái)我國(guó)在尾礦壩潰壩機(jī)理與潰壩致災(zāi)過(guò)程方面的研究工作進(jìn)行了較為系統(tǒng)的總結(jié)，指出當(dāng)前我國(guó)尾礦壩工程理論研究中存在的問(wèn)題，并對(duì)該領(lǐng)域今后需深入開(kāi)展的研究工作提出建議。

尾礦壩；潰決機(jī)理；潰壩過(guò)程；研究進(jìn)展

趙天龍，陳生水，鐘啟明.尾礦壩潰決機(jī)理與潰壩過(guò)程研究進(jìn)展［J］.水利水運(yùn)工程學(xué)報(bào)，2015（1）：105－111.（ZHAO Tian?long，CHEN Sheng?shui，ZHONG Qi?ming.Advances in studies of tailing dam break mechanism and process［J］.Hydro?Science and Engineering，2015（1）：105－111.）

我國(guó)是礦業(yè)大國(guó)，礦業(yè)經(jīng)濟(jì)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有相當(dāng)重要的比例。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)年尾礦排放量已超過(guò)10億t［1］，這些選礦產(chǎn)生的尾礦料大多需要興建尾礦庫(kù)儲(chǔ)存。至2012年底，我國(guó)已擁有各類(lèi)尾礦庫(kù)12 273座，隨著我國(guó)礦山行業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，這個(gè)數(shù)量還在逐年增加。

由于尾礦料復(fù)雜的工程力學(xué)特性及特殊的構(gòu)筑和運(yùn)行方式，尾礦壩具有比水庫(kù)大壩更高的潰壩風(fēng)險(xiǎn)。N.Lemphers［2］對(duì)世界范圍內(nèi)3 500座尾礦壩進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)其潰壩失事概率是水庫(kù)大壩的10倍以上。我國(guó)尾礦庫(kù)數(shù)量多、分布廣，加之歷史因素、管理與技術(shù)等方面的原因，是尾礦壩事故高發(fā)的國(guó)家之一。僅2005—2011年，我國(guó)共發(fā)生尾礦庫(kù)安全生產(chǎn)事故（包括環(huán)境安全事件）70起，給人民生命財(cái)產(chǎn)及生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了巨大災(zāi)難，特別是山西襄汾“9·8”事故后，尾礦壩突出的安全問(wèn)題受到公眾更廣泛地關(guān)注。至2012年底，我國(guó)仍有1 223座危、險(xiǎn)、病庫(kù)尚未得到有效治理，而且，隨著現(xiàn)有尾礦壩服役時(shí)間延長(zhǎng)和新建尾礦壩數(shù)量的增長(zhǎng)，加之近年來(lái)極端氣候現(xiàn)象與地震災(zāi)害頻發(fā)，病危險(xiǎn)庫(kù)的數(shù)量勢(shì)必持續(xù)增加。深入研究尾礦壩的潰決機(jī)理與潰壩過(guò)程，對(duì)進(jìn)一步提升尾礦庫(kù)的災(zāi)害防治水平具有重大的理論及現(xiàn)實(shí)意義。

1 尾礦壩的特點(diǎn)

采用上游法構(gòu)筑的尾礦壩一般由初期壩和多級(jí)后期子壩構(gòu)成，初期透水壩一般為透水土石壩，后期子壩主要利用庫(kù)內(nèi)尾礦料填筑而成。目前，大多數(shù)學(xué)者將尾礦壩視為一種特殊的擋水土石壩，沿用土石壩的相關(guān)研究成果，對(duì)尾礦庫(kù)潰壩機(jī)理及潰壩過(guò)程進(jìn)行試驗(yàn)研究與計(jì)算分析，往往得出與實(shí)際不符的結(jié)論。事實(shí)上，尾礦壩與擋水土石壩相比具有明顯差別，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）尾礦壩的安全性與擋水土石壩相比普遍較低。我國(guó)90%以上的尾礦壩都采用上游式筑壩，上游式筑壩法工藝簡(jiǎn)單、管理方便，但存在子壩地基不均勻、排滲系統(tǒng)易淤堵導(dǎo)致壩內(nèi)浸潤(rùn)線抬高，以及沉積尾礦料抗地震液化能力低、壩坡地震動(dòng)力穩(wěn)定性差等特點(diǎn)［3－4］。S.Azam［5］等對(duì)世界范圍內(nèi)18 401座礦山尾礦庫(kù)進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，過(guò)去100年內(nèi)，尾礦庫(kù)的潰壩率高達(dá)1.2%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國(guó)際大壩協(xié)會(huì)［6］2001年公布的擋水壩約0.01%的潰壩率。

（2）尾礦庫(kù)內(nèi)沉積尾礦料物理力學(xué)性質(zhì)的時(shí)空變化規(guī)律更為復(fù)雜。土石壩壩體通常采用分區(qū)設(shè)計(jì)，同一分區(qū)內(nèi)材料的級(jí)配、壓實(shí)度和物理力學(xué)特性近乎一致，而尾礦庫(kù)內(nèi)沉積尾礦料是尾礦壩的重要組成部分，由于水力沖填尾礦料沉積過(guò)程的隨機(jī)性，以及尾礦料復(fù)雜的固－液－氣－化（學(xué)）耦合作用，使其物理力學(xué)性質(zhì)的時(shí)空變化規(guī)律遠(yuǎn)比土石壩復(fù)雜［7－8］。

（3）尾礦壩的潰決機(jī)理與擋水土石壩不盡相同。土石壩潰決潰口主要在漫頂水流沖刷作用下逐漸發(fā)展破壞，形成流量較大的潰壩洪水；而尾礦壩潰壩過(guò)程往往因排滲系統(tǒng)易淤堵、壩內(nèi)浸潤(rùn)線抬高以及沉積尾礦料地震液化導(dǎo)致壩坡失穩(wěn)，壩頂高程降低，漫頂尾礦料與水的混合物共同作用于潰口，破壞能力更強(qiáng)，潰口發(fā)展規(guī)律和潰口流量過(guò)程更復(fù)雜。

（4）尾礦壩潰決后的下泄物演進(jìn)規(guī)律更為復(fù)雜。土石壩潰決后向下游河道排泄的流體主要是水（筑壩材料相對(duì)于庫(kù)水的體積而言可以忽略）；而尾礦壩潰決后的下泄物是水和尾礦料的混合物，具有二相流的性質(zhì)，體現(xiàn)出較強(qiáng)的非牛頓流體特征，其下游演進(jìn)、沿程侵蝕以及和構(gòu)筑物的相互作用規(guī)律都比單純考慮水流作用時(shí)要復(fù)雜得多［9－10］。

2 尾礦壩潰壩機(jī)理模型試驗(yàn)研究

在尾礦庫(kù)所有的事故類(lèi)型中，潰壩危害最大，尾礦庫(kù)潰決及其下泄物是造成次生災(zāi)害的主要原因。無(wú)論是排滲設(shè)施失效還是經(jīng)歷超限洪水或遭遇強(qiáng)震作用，尾礦庫(kù)的大范圍成災(zāi)都源于尾礦壩體的潰決。迄今為止，針對(duì)擋水土石壩的潰決機(jī)理與潰壩發(fā)展過(guò)程已開(kāi)展了大量的模型試驗(yàn)研究，取得了一系列重要成果［11－19］，但有關(guān)尾礦壩潰壩機(jī)理與潰壩發(fā)展過(guò)程的模型試驗(yàn)研究才剛剛起步。

張紅武等［20］認(rèn)為，開(kāi)展尾礦壩潰壩模型試驗(yàn)，模型設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)綜合考慮水流重力相似、水流阻力相似、水流挾沙相似、尾礦料懸移相似、河床變形相似及尾礦料起動(dòng)相似，同時(shí)建議了模型砂的選擇及模型試驗(yàn)方法。張興凱等［21］以國(guó)內(nèi)某尾礦庫(kù)為工程背景，通過(guò)1組幾何比尺1∶100的潰壩模型試驗(yàn)，重點(diǎn)研究了漫頂潰壩發(fā)生時(shí)壩體位移、浸潤(rùn)線變化情況及潰壩演化過(guò)程，認(rèn)為尾礦庫(kù)洪水漫頂潰壩屬于溢流侵蝕潰決型，如圖1（a），潰壩位移與壩體飽和程度有關(guān)，壩體浸潤(rùn)線越高，尾礦壩潰壩時(shí)滑動(dòng)位移越大。陶東良［22］首先通過(guò)4組預(yù)備試驗(yàn)對(duì)所用模型壩進(jìn)行校正，發(fā)現(xiàn)浸潤(rùn)線位置、壩坡大小，模型砂級(jí)配以及模型壩體材料的密實(shí)度對(duì)壩體整體穩(wěn)定性、潰壩后形態(tài)及潰壩洪水流量過(guò)程影響較大；隨后他們通過(guò)1組幾何比尺1∶100的漫頂潰壩試驗(yàn)對(duì)潰壩破壞過(guò)程進(jìn)行了較為詳細(xì)的分析，試驗(yàn)中觀察到尾礦庫(kù)子壩漫頂潰壩發(fā)生后，下游壩坡首先在漫頂水流的沖刷作用下形成沖槽，隨著子壩的不斷沖刷潰決，最終在尾礦庫(kù)初期壩形成潰口，初期壩下游壩坡溯源沖刷發(fā)展迅速，隨后初期壩潰口在上游水流與尾礦料混合物的沖擊下，其邊坡發(fā)生間歇性垮塌，潰口急劇增大，尾礦庫(kù)內(nèi)剩余的尾礦料與水混合物沿潰口不斷向下游輸移。尹光志等［23］開(kāi)展了洪水水位條件下尾礦壩滑塌潰壩模型試驗(yàn)，重點(diǎn)研究了由壩體浸潤(rùn)線過(guò)高引發(fā)的滑坡潰壩模式，試驗(yàn)結(jié)果表明，壩體浸潤(rùn)線抬升速度明顯小于庫(kù)水位高度變化，壩體浸潤(rùn)線抬升過(guò)程中，壩坡水平方向總應(yīng)力增量比垂直方向大，滑坡潰壩發(fā)生后，破壞首先發(fā)生在壩腳處，繼而向上游發(fā)展，壩坡破壞呈現(xiàn)出典型的牽引式發(fā)展模式，如圖1（b），最終破壞的滑動(dòng)面由多個(gè)弧形滑移面構(gòu)成。鄭欣等［24］以某尾礦庫(kù)為研究背景，開(kāi)展了尾礦壩滲透破壞潰壩模型試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)尾礦料沉積分層對(duì)壩內(nèi)浸潤(rùn)線的位置和形狀影響較大，試驗(yàn)中觀察到當(dāng)庫(kù)水位達(dá)到一定的高度時(shí)，壩體預(yù)留的滲透通道涌出清水，隨后砂層出現(xiàn)小的砂沸點(diǎn)，開(kāi)始涌出渾水，隨著水頭的不斷增加，清水與渾水交替出現(xiàn)，但最終是靠近試驗(yàn)砂槽觀察玻璃板一側(cè)的壩體因接觸沖刷被掏空并發(fā)生潰壩。

基于上述尾礦壩潰壩模型試驗(yàn)結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)：

（1）尾礦壩漫頂潰壩屬于溢流侵蝕型。漫頂發(fā)生后，漫壩水流不斷沖蝕下游壩坡并形成細(xì)的沖溝，壩頂潰口在上游水流與尾礦料混合物的沖擊下，邊坡發(fā)生間歇性垮塌，潰口急劇增大，尾礦庫(kù)內(nèi)尾礦料與水混合物沿潰口不斷向下游輸移，隨著沖刷作用的加劇，沖溝不斷擴(kuò)寬加深并向上游發(fā)展，導(dǎo)致潰口底部高程降低。另外需要指出的是，漫頂后首先發(fā)生溢流侵蝕破壞的位置可能出現(xiàn)在下游壩坡［22］、壩腳［23］，也可能出現(xiàn)在壩頂并形成初始潰口。

（2）因浸潤(rùn)線過(guò)高導(dǎo)致的尾礦壩失穩(wěn)潰壩屬于逆向漸進(jìn)型。當(dāng)壩體浸潤(rùn)線過(guò)高時(shí)，在滲透壓力作用下，首先在下游壩坡出現(xiàn)沼澤化甚至表面流，出逸水流將下游壩腳的尾礦料帶走并形成小型滑塌，隨后在滲透壓力與滲流水聯(lián)合作用下，滑塌逐漸向上游方向發(fā)展，壩坡破壞呈現(xiàn)出典型的牽引式發(fā)展模式，最終破壞的滑動(dòng)面由多個(gè)弧形滑移面構(gòu)成。

（3）尾礦庫(kù)是否發(fā)生管涌破壞受放礦條件影響較大，若尾礦庫(kù)采用集中放礦，容易導(dǎo)致壩體形成軟弱壩殼，導(dǎo)致尾礦水外坡出滲，最終引發(fā)潰壩；而在均勻分散放礦的前提下，由于尾礦料級(jí)配較為均勻，由尾礦料構(gòu)筑而成的子壩因管涌破壞而發(fā)生潰壩的可能性較小，子壩與河谷岸坡接觸部位因接觸沖刷而導(dǎo)致潰壩的可能性更大。

圖1 尾礦壩潰決模式示意Fig.1 Tailing dam failuremodes

3 潰壩下泄物流動(dòng)特性及下游演進(jìn)規(guī)律研究

尾礦壩潰壩致災(zāi)后果與其下泄物的流動(dòng)特性及演進(jìn)規(guī)律密切相關(guān)。為此，尹光志等［25］利用自主研發(fā)的尾礦壩潰壩破壞模擬試驗(yàn)裝置，通過(guò)對(duì)不同高度尾礦壩進(jìn)行的潰壩模型試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)：

厭氧批次實(shí)驗(yàn)的接種污泥來(lái)自于半連續(xù)實(shí)驗(yàn)反應(yīng)器，半連續(xù)實(shí)驗(yàn)用于普通小球藻厭氧消化的實(shí)驗(yàn)研究。對(duì)于半連續(xù)實(shí)驗(yàn)，其接種污泥來(lái)自于實(shí)驗(yàn)室穩(wěn)定運(yùn)行的中溫厭氧反應(yīng)器，此中溫厭氧反應(yīng)器用于市政污泥的厭氧消化研究。

（1）尾礦壩與普通水壩相比潰壩材料特性差異較大，水壩潰壩為黏性系數(shù)較小的水流，而尾礦壩潰壩下泄物流體黏性較大。

（2）與典型泥石流相比，尾礦壩潰壩下泄物粒徑分布范圍窄，顆粒級(jí)配較均勻，因此與泥石流的“陣流”相比，潰壩沖擊力曲線相對(duì)“平緩”，不存在由較大石塊撞擊所產(chǎn)生的突變點(diǎn)（見(jiàn)圖2和3），并且潰壩下泄物在流動(dòng)過(guò)程中流量和水位相對(duì)穩(wěn)定。

（3）尾礦壩的高度對(duì)下游淹沒(méi)范圍與深度影響明顯，隨著尾礦壩高度的不斷增加，潰壩下泄物的沖擊強(qiáng)度和最大淹沒(méi)深度逐漸增加，且最大淹沒(méi)深度與沖擊距離呈正相關(guān)。

圖2 尾礦庫(kù)潰壩下泄物沖擊力變化曲線Fig.2 Impact force diagram of dam break property

圖3 泥石流沖擊力脈沖圖（尖峰型）Fig.3 Impact force pulse diagram of debris flow（spike type）

敬小非等［26］通過(guò)對(duì)模型壩1／4，1／2及全部瞬時(shí)潰決3種情況進(jìn)行模型試驗(yàn)，探討了不同潰口形態(tài)下的潰壩下泄物流動(dòng)特征，分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，潰口形態(tài)對(duì)潰壩下泄物的沖擊力、淹沒(méi)范圍及演進(jìn)規(guī)律影響較大，隨著潰口逐漸加大，下泄物前鋒到達(dá)同一斷面以及峰值出現(xiàn)時(shí)間均縮短，且潰壩下泄物在同一斷面處的沖擊力隨下泄物厚度的增加呈非線性增大趨勢(shì)。王永強(qiáng)等［27］以四川某尾礦庫(kù)為研究背景，忽略潰壩過(guò)程對(duì)下泄物演進(jìn)規(guī)律的影響，以一傾斜擋板代替模型壩來(lái)模擬堆積壩坡（圖4），通過(guò)潰壩試驗(yàn)專(zhuān)門(mén)研究了尾礦料與水混合物在下游溝谷的演進(jìn)流動(dòng)特性；試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，潰壩下泄物的沖擊強(qiáng)度、厚度和流速3個(gè)參數(shù)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中快速達(dá)到峰值，但下泄物峰值流量到達(dá)時(shí)間受下游地形變化的影響較大，存在一定的先后順序，峰值流量到達(dá)后3個(gè)參數(shù)隨著演進(jìn)距離的增長(zhǎng)而不斷減小，直至下泄物堆積穩(wěn)定停止運(yùn)動(dòng)。值得指出的是，王永強(qiáng)通過(guò)試驗(yàn)所得淹沒(méi)厚度變化曲線在達(dá)到峰值后沒(méi)有立刻持續(xù)降低，而是在一定時(shí)間范圍內(nèi)保持周期性變化（圖5），其原因是所用尾礦料在試驗(yàn)過(guò)程中并未均勻下泄，而是存在持續(xù)的間歇性滑塌，導(dǎo)致了流量過(guò)程的非均勻性，使淹沒(méi)厚度曲線在短時(shí)間內(nèi)也呈現(xiàn)一定的周期性變化。王孟來(lái)等［28］以云南某尾礦庫(kù)為工程背景，通過(guò)尾礦壩潰壩模型試驗(yàn)，重點(diǎn)研究了尾礦壩壩高對(duì)下泄物淹沒(méi)深度和沖擊力強(qiáng)度的影響，發(fā)現(xiàn)潰壩下泄物流動(dòng)過(guò)程中，淹沒(méi)厚度和沖擊力變化曲線迅速達(dá)到峰值后逐漸趨于平緩，后期出現(xiàn)明顯拖尾現(xiàn)象，隨著尾礦壩壩高的增加，潰壩下泄物淹沒(méi)厚度及沖擊力強(qiáng)度呈現(xiàn)整體增大趨勢(shì)，且達(dá)到最大淹沒(méi)厚度及沖擊力峰值的時(shí)間也相應(yīng)縮短。

圖4 試驗(yàn)?zāi)Ｐ褪疽釬ig.4 A testmodel

圖5 某斷面淹沒(méi)厚度曲線Fig.5 Mud depth in a certain section

總結(jié)近幾年國(guó)內(nèi)學(xué)者在尾礦壩潰壩下泄物流動(dòng)特性和演進(jìn)規(guī)律方面取得的研究成果不難看出，下泄物的沖擊力強(qiáng)度、淹沒(méi)厚度及下泄流速是定量評(píng)價(jià)尾礦壩潰壩致災(zāi)后果的3個(gè)重要參數(shù)，也是國(guó)內(nèi)學(xué)者研究的重點(diǎn)，針對(duì)這3個(gè)參數(shù)，主要取得了以下認(rèn)識(shí)：

（1）尾礦壩潰壩發(fā)生后，潰壩下泄物沖擊力在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到峰值，之后隨時(shí)間緩慢減小，時(shí)程變化曲線總體呈前陡后緩的趨勢(shì)，與擋水土石壩漫頂潰口流量過(guò)程較為類(lèi)似，不過(guò)曲線在單調(diào)區(qū)域內(nèi)凹凸性略有不同，沖擊力強(qiáng)度隨潰口尺寸和潰壩高程的增加而增加，峰值處到達(dá)的時(shí)間則縮短。

（3）下泄物流速曲線在整個(gè)潰壩過(guò)程中同樣呈現(xiàn)先增后減的總體趨勢(shì)，但各研究斷面流速過(guò)程因距壩址距離的不同而存在差異，離壩址較近的斷面，流速過(guò)程表現(xiàn)為前陡后緩，隨著距離的增加，峰值到達(dá)時(shí)間相應(yīng)延長(zhǎng)，流速過(guò)程逐漸變?yōu)榍熬徍蠖?，同一斷面處下泄物流速隨潰口尺寸和潰壩高程的增加而增加。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上可見(jiàn)，近年來(lái)我國(guó)尾礦壩潰決機(jī)理與潰壩過(guò)程試驗(yàn)研究工作取得了相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展，為進(jìn)一步提升我國(guó)尾礦庫(kù)的安全管理水平提供了有力技術(shù)支撐。但仍存在以下不足，主要表現(xiàn)為：

（1）試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷某叨刃。Ｐ蛻?yīng)力水平與原型差別過(guò)大，其試驗(yàn)結(jié)果能否真實(shí)反映尾礦壩的潰決機(jī)理與潰壩致災(zāi)過(guò)程尚需深入研究。

（2）目前尾礦壩潰決機(jī)理與潰壩過(guò)程的研究工作主要集中在室內(nèi)小尺度模型試驗(yàn)方面，關(guān)于尾礦壩潰壩致災(zāi)過(guò)程的模擬與評(píng)價(jià)理論、計(jì)算分析方法、計(jì)算機(jī)軟件研制工作幾乎還未涉及，急需加強(qiáng)。

針對(duì)上述問(wèn)題，建議今后應(yīng)著重開(kāi)展以下幾個(gè)方面的研究工作：

（1）開(kāi)展尾礦壩大尺度潰壩模型試驗(yàn)研究，進(jìn)一步提升尾礦壩潰決機(jī)理與潰壩過(guò)程試驗(yàn)結(jié)果的可靠性。考慮到大尺度的野外潰壩模型試驗(yàn)成本高、風(fēng)險(xiǎn)控制困難等，建議利用已成功應(yīng)用于土石壩潰壩機(jī)理與潰壩過(guò)程研究的潰壩離心模型試驗(yàn)系統(tǒng)［18，29］，深入研究尾礦壩在水流漫頂、排水系統(tǒng)淤堵引起庫(kù)內(nèi)浸潤(rùn)線抬高導(dǎo)致的滲透破壞和壩坡失穩(wěn)、尾礦庫(kù)料地震液化導(dǎo)致的壩坡失穩(wěn)的幾種主要致災(zāi)因子作用下的潰壩機(jī)理與潰壩過(guò)程，在此基礎(chǔ)上，分別建立能合理模擬尾礦壩在不同致災(zāi)因子作用下潰壩全過(guò)程以及潰壩下泄物流量過(guò)程的潰壩數(shù)學(xué)模型，為潰壩下泄物下游演進(jìn)致災(zāi)評(píng)價(jià)提供更為合理的初始數(shù)據(jù)。

（2）聯(lián)合應(yīng)用大型水工模型試驗(yàn)和潰壩離心模型試驗(yàn)，深入研究不同致災(zāi)因子作用下尾礦庫(kù)潰壩下泄物在受災(zāi)區(qū)的流動(dòng)特性、演進(jìn)規(guī)律、沿程侵蝕機(jī)制及其與構(gòu)筑物的相互作用，建立能合理預(yù)測(cè)潰壩下泄物泛濫與破壞過(guò)程、最終覆蓋范圍與厚度的動(dòng)力演進(jìn)數(shù)學(xué)模型，為正確評(píng)價(jià)尾礦壩潰壩致災(zāi)后果提供科學(xué)理論。

（3）研究提出不同致災(zāi)因子作用下尾礦壩潰壩數(shù)學(xué)模型、潰壩下泄物受災(zāi)區(qū)動(dòng)力演進(jìn)致災(zāi)數(shù)學(xué)模型的求解方法，構(gòu)建能科學(xué)預(yù)測(cè)尾礦壩災(zāi)害發(fā)生、發(fā)展過(guò)程和致災(zāi)后果的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的計(jì)算機(jī)軟件，并在工程實(shí)踐中對(duì)其驗(yàn)證與完善，為進(jìn)一步提升我國(guó)尾礦壩的安全管理水平，減輕或避免尾礦壩潰壩災(zāi)害損失提供有力的技術(shù)支撐。

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Advances in studies of tailing dam break mechanism and process

ZHAO Tian?long，CHEN Sheng?shui，ZHONG Qi?ming
（Nanjing Hydraulic Research Institute，Nanjing 210029，China）

The tailing ponds in our country are notonly great in quantity，butalso distributed widely，and countless security and eco?environmental accidents caused by the tailing ponds not onlymake a serious threat to the national public security，but also restrict China's economic and social development in some ways.Therefore，studies of the mechanism and process of the tailing dam break would be of great significance to the disaster prevention and mitigation for the tailings ponds in China.In this paper，the difference and connection between the tailing dams and the water retaining dams in the mechanism and process of dam break are analyzed and compared，and the characteristics of the tailing dams are summarized in the aspects of dam body form filling ways，and dam material composition and failure mechanism，and the research achievements acquired in recent years are introduced systematically.Deficiency in research is also pointed out，and suggestions for further development in this research field proposed.In short，safety of the tailing dams is still a serious problem in China，and basic theoretical research is relatively weak.In view of the fact thatmechanism of the tailing dam break is not clear and toomany findings of earth?rock dam break are used in the analysis of the tailing dam break，it is necessary to carry outmore experiments on the tailing dam break，so as to explore themechanism of the break fundamentally.

tailing dam；failuremechanism；process of dam break hazard；advances in experimental research

TD926.4＋1；TV144

A

1009－640X（2015）01－0105－07

10.16198／j.cnki.1009－640X.2015.01.015

2014－07－10

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（51109141，51379129，91215301）

趙天龍（1986－），男，山東淄博人，博士研究生，主要從事尾礦壩潰壩機(jī)理及數(shù)值模擬研究。E?mail：Neo_3303＠163.com