[發(fā)明專(zhuān)利]模擬動(dòng)力荷載作用下尾礦庫(kù)潰壩相似模擬實(shí)驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510210311.5
• 申請(qǐng)日: 2015-04-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104818687A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金佳旭;周宇彬;馮永安;冀文明;周克林;張二軍;楊柏;寧丞浩
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 遼寧工程技術(shù)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): E02B1/02
• 分類(lèi)號(hào): E02B1/02
• 代理公司: 沈陽(yáng)東大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 崔蘭蒔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于尾礦庫(kù)潰壩模擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種模擬動(dòng)力荷載作用下尾礦庫(kù)潰壩相似模擬實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

近年來(lái)，我國(guó)作為世界礦業(yè)大國(guó)，尾礦庫(kù)數(shù)量之多、庫(kù)容之大、壩體之高在世界上都是少見(jiàn)的；更嚴(yán)重的是，目前處于正常運(yùn)行的不足70％，大都存在潰壩的風(fēng)險(xiǎn)。此外，多數(shù)尾礦庫(kù)很難避開(kāi)生態(tài)敏感區(qū)或人口密集區(qū)，因此研究尾礦庫(kù)潰壩的影響迫在眉睫。針對(duì)尾礦庫(kù)潰壩的研究國(guó)內(nèi)外學(xué)者取得了許多的研究成果，主要集中在靜力模型實(shí)驗(yàn)和尾礦砂動(dòng)力參數(shù)實(shí)驗(yàn)上，對(duì)于尾礦庫(kù)動(dòng)力模型實(shí)驗(yàn)研究較少，完全從理論上難以給出可靠的潰決模式，加之動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的復(fù)雜性和本構(gòu)關(guān)系的非線性，使得模型實(shí)驗(yàn)成為一種必不可少的探索工具。振動(dòng)臺(tái)模型實(shí)驗(yàn)具有尺寸小、地震參數(shù)及波形重復(fù)性可控等優(yōu)勢(shì)。與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)相比，實(shí)驗(yàn)室模型實(shí)驗(yàn)需將初始條件和邊界條件簡(jiǎn)化，存在一定的誤差，但是考慮到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)的費(fèi)用較高，且費(fèi)時(shí)費(fèi)力，特別是一些破壞性的實(shí)驗(yàn)，超前預(yù)見(jiàn)性的分析，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法進(jìn)行。因此，進(jìn)行振動(dòng)臺(tái)模型實(shí)驗(yàn)是必要的。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種模擬動(dòng)力荷載作用下尾礦庫(kù)潰壩相似模擬實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置能夠模擬尾礦庫(kù)運(yùn)營(yíng)后期，排洪能力下降，在地震荷載作用下的尾礦庫(kù)潰壩形式，從而得到尾礦庫(kù)一旦潰壩對(duì)下游的淹沒(méi)范圍及潰壩時(shí)泥漿的流速及相應(yīng)峰值高度。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，一種模擬動(dòng)力荷載作用下尾礦庫(kù)潰壩相似模擬實(shí)驗(yàn)裝置，包括自然條件模擬部分、尾礦庫(kù)建造模型部分及潰壩檢測(cè)部分；

所述自然條件模擬部分包括水箱，在水箱的上方設(shè)置有振動(dòng)臺(tái)，所述振動(dòng)臺(tái)與水箱之間通過(guò)液壓升降柱相連接；在水箱內(nèi)設(shè)置有水泵，水泵的出水口與水管的下端相連接，水管的上端設(shè)置在振動(dòng)臺(tái)的上方，在水箱的底部設(shè)置有滑輪；

所述尾礦庫(kù)建造模型部分包括筑壩擋板、傾斜擋板及潰壩測(cè)量箱，筑壩擋板的出口處通過(guò)轉(zhuǎn)軸與傾斜擋板的上端相連接，傾斜擋板的下端與潰壩測(cè)量箱的入口處相連接；

所述潰壩檢測(cè)部分包括孔隙水壓力傳感器、加速度傳感器及設(shè)置在潰壩測(cè)量箱上的水平標(biāo)尺和若干高程測(cè)量標(biāo)尺；所述孔隙水壓力傳感器設(shè)置在筑壩擋板內(nèi)，加速度傳感器設(shè)置在潰壩測(cè)量箱的入口處；

所述筑壩擋板設(shè)置在振動(dòng)臺(tái)上，水管的上端設(shè)置在筑壩擋板的上方；在所述傾斜擋板的下方設(shè)置有滑道，自然條件模擬部分通過(guò)滑輪設(shè)置在滑道上。

所述振動(dòng)臺(tái)采用電磁振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)。

所述液壓升降柱設(shè)置為兩個(gè)。

所述水管的上端由三根等間距的PVC管組成，在三根PVC管上設(shè)置有等直徑的出水孔。

所述高程測(cè)量標(biāo)尺設(shè)置為四把，四把高程測(cè)量標(biāo)尺分別安放在距潰壩測(cè)量箱的入口0m、1m、2m和3m處。

所述筑壩擋板、傾斜擋板及潰壩測(cè)量箱均采用有機(jī)玻璃制成。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明的相似模擬實(shí)驗(yàn)裝置能夠模擬尾礦庫(kù)運(yùn)營(yíng)后期，排洪能力下降，在地震荷載作用下的尾礦庫(kù)潰壩形式，從而得到尾礦庫(kù)一旦潰壩對(duì)下游的淹沒(méi)范圍及潰壩時(shí)泥漿的流速及相應(yīng)峰值高度。

本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)相似模擬實(shí)驗(yàn)在動(dòng)力荷載作用下的壩體自然潰決實(shí)驗(yàn)，并使?jié)伟l(fā)生處的高度可調(diào)節(jié)，從而能夠更真實(shí)的模擬不同山體高度下潰壩對(duì)下游的影響范圍；本發(fā)明的傾斜擋板的傾斜角度可調(diào)，從而使模擬山體坡度可控；本發(fā)明還實(shí)現(xiàn)了壩體潰決時(shí)壩體內(nèi)部壓力檢測(cè)及潰壩時(shí)泥漿加速度、高度的測(cè)量，以此得出壩體下游的安全范圍，同時(shí)通過(guò)該相似模擬實(shí)驗(yàn)裝置能更好的實(shí)現(xiàn)模型的可視化。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的自然條件模擬部分的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是圖2的側(cè)視圖；

圖4是本發(fā)明的尾礦庫(kù)建造模型部分及潰壩檢測(cè)部分的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：1-水管，2-轉(zhuǎn)軸，3-傾斜擋板，4-高程測(cè)量標(biāo)尺，5-加速度傳感器，6-水箱，7-滑道，8-液壓升降柱，9-振動(dòng)臺(tái)，10-滑輪，11-筑壩擋板，12-孔隙水壓力傳感器，13-潰壩測(cè)量箱，14-水平標(biāo)尺。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1～圖4所示，一種模擬動(dòng)力荷載作用下尾礦庫(kù)潰壩相似模擬實(shí)驗(yàn)裝置，包括自然條件模擬部分、尾礦庫(kù)建造模型部分及潰壩檢測(cè)部分。