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重影響著人類生命及財產(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。
　　本文首先從宏觀運動和微觀力學角度出發(fā)，進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，對尾砂的流滑特點和以及相關(guān)影響因素進行了室內(nèi)模型試驗研究；此外

2、基于LS-DYNA內(nèi)嵌光滑粒子流體動力學(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模型，對案例尾礦庫潰壩事故后果的嚴重度完成了評價分析。主要研究內(nèi)容如下：
　　1）模型試驗中，潰決尾砂流呈現(xiàn)波浪式演進規(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)力曲線隨時間呈現(xiàn)鋸齒波形分布。粗顆粒尾砂較細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??；溝床摩阻系數(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)格粒子計算理論，結(jié)合室內(nèi)模型試驗結(jié)果與數(shù)值模擬計算結(jié)果，對比證實了SPH仿真程序在流體大變形問題求解的良好適用性，同時也為SPH引入潰壩尾砂流的仿真