2015年11月5日下午3時(shí)45分，位于巴西東南部米納斯吉拉斯州（Minas Gerais）的110米高的Fund?o礦山尾礦壩在液化流滑坡中坍塌。這次事故將大約4300萬立方米的鐵礦尾礦排放到環(huán)境中，污染了超過600公里的河道（Fonseca do Carmo等人，2017年），并導(dǎo)致19人死亡。

當(dāng)時(shí)，這起事件被認(rèn)為是巴西最嚴(yán)重的環(huán)境災(zāi)難，迄今為止，礦主損失了數(shù)十億美元（Ridley和Lewis，2019年）。

圖1:Fund?o尾礦壩于2016年7月7日發(fā)生故障后約8個(gè)月。

圖片由Ibama提供

Fund?o尾礦壩審查小組是在坍塌之后召集起來的，目的是調(diào)查和確定Fund?o尾礦壩在液化流動(dòng)滑坡中失穩(wěn)的原因。

專家小組于2016年8月報(bào)告了其調(diào)查結(jié)果（Morgenstern等人，2016年），得出結(jié)論認(rèn)為，大壩內(nèi)部發(fā)生液化的必要條件在潰決之前就存在（即存在松散、飽和的砂尾礦），砂尾礦下方富泥沉積物的側(cè)向擠壓觸發(fā)了液化流滑。

本案例研究簡要總結(jié)了專門小組報(bào)告的許多巖土工程發(fā)現(xiàn)。具體地說，即側(cè)重于介紹調(diào)查過程中的土工試驗(yàn)方面，該計(jì)劃采用了由英國GDS設(shè)計(jì)制造的先進(jìn)循環(huán)單剪系統(tǒng)。

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建議讀者參考由Cleary Gottlieb Steen和Hamilton發(fā)表的公開發(fā)表的專家組報(bào)告，以獲取關(guān)于Fund?o尾礦壩潰決的詳細(xì)評(píng)論。有關(guān)持續(xù)環(huán)境影響和法律案件的更多信息可在更廣泛的媒體上獲得。

研究報(bào)告的部分截圖

圖2：“排水立管”理論的通用原理示意圖

圖3：大壩施工、運(yùn)行和抬高過程中遇到的問題有效地創(chuàng)造了在左壩肩形成側(cè)向擠壓機(jī)制并引發(fā)液化流動(dòng)滑動(dòng)的必要條件

報(bào)告中KCB溫哥華實(shí)驗(yàn)室使用的GDS動(dòng)單剪設(shè)備

作為Fundao礦山尾礦壩潰決高級(jí)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)計(jì)劃的一部分，KCB溫哥華巖土實(shí)驗(yàn)室使用GDS Instruments的EMDCSS設(shè)備進(jìn)行直接單剪試驗(yàn)，以獲得:

(1) 不排水單剪試驗(yàn)的峰值和大應(yīng)變抗剪強(qiáng)度；

(2)?不排水動(dòng)單剪試驗(yàn)中循環(huán)荷載作用下的反應(yīng)；

(3)?靜偏壓不排水動(dòng)單剪試驗(yàn)中循環(huán)荷載作用下的反應(yīng)。

圖4：伺服電機(jī)動(dòng)態(tài)循環(huán)單剪實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) (EMDCSS)?

KCB的工程團(tuán)隊(duì)由加拿大溫哥華、卡爾加里和薩德伯里的巖土實(shí)驗(yàn)室提供支持。KCB的溫哥華實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)運(yùn)行了65年多，主要研究土壤力學(xué)和礦山尾礦。