尾砂流滑沖擊特性研究.pdf

1、大型壩體的失穩(wěn)和潛在失效破壞問題嚴(yán)重影響著人類生命及財(cái)產(chǎn)安全，并對環(huán)境造成長期的影響。尾礦壩筑壩材料顆粒特征明顯使得壩體相比其它類型的存蓄結(jié)構(gòu)（如水壩、土石壩）的穩(wěn)定性差，在汛期極易引發(fā)潰壩事故。
　　本文首先從宏觀運(yùn)動和微觀力學(xué)角度出發(fā)，進(jìn)行了尾礦庫潰決過程描述和尾礦泥石流流變控制分析；同時(shí)以某選礦廠尾礦庫潰壩事故為工程背景，將暴雨引發(fā)的尾礦潰壩視為流體的大變形流動，對尾砂的流滑特點(diǎn)和以及相關(guān)影響因素進(jìn)行了室內(nèi)模型試驗(yàn)研究；此外

2、基于LS-DYNA內(nèi)嵌光滑粒子流體動力學(xué)(SPH)模塊完成了三維尾砂潰壩流對下游構(gòu)筑物的沖擊過程模擬；最后建立潰壩后果評價(jià)模型，對案例尾礦庫潰壩事故后果的嚴(yán)重度完成了評價(jià)分析。主要研究內(nèi)容如下：
　　1）模型試驗(yàn)中，潰決尾砂流呈現(xiàn)波浪式演進(jìn)規(guī)律，具有明顯的“龍頭”、“龍身”和“龍尾”連續(xù)陣流特性，沖擊應(yīng)力曲線隨時(shí)間呈現(xiàn)鋸齒波形分布。粗顆粒尾砂較細(xì)顆粒尾砂對下游的沖擊容易出現(xiàn)二次沖擊，尾砂的平均粒徑越大，尾砂料槽內(nèi)剩余尾砂高度越?。?/p>

3、綜合宏觀破壞和經(jīng)濟(jì)成本，溝床坡度越緩，流滑尾砂沖擊破壞越小，相同筑壩高度下的尾礦庫有效庫容越?。粶洗材ψ柘禂?shù)越小，下游構(gòu)筑物峰值液面高度越大，連續(xù)陣流特性越明顯；隨著攔阻高度增大，尾砂流在下游的沖擊力峰值和沖擊高度峰值呈線性遞減分布，而攔阻壩后尾砂貯存率呈現(xiàn)線性遞增。
　　2）引入無網(wǎng)格粒子計(jì)算理論，結(jié)合室內(nèi)模型試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果，對比證實(shí)了SPH仿真程序在流體大變形問題求解的良好適用性，同時(shí)也為SPH引入潰壩尾砂流的仿真