尾砂流滑冲击特性研究

发布时间：2017-11-16 17:26

  本文关键词：尾砂流滑冲击特性研究

  更多相关文章： 尾矿坝 溃坝 室内模型试验 SPH 防治措施

【摘要】：大型坝体的失稳和潜在失效破坏问题严重影响着人类生命及财产安全,并对环境造成长期的影响。尾矿坝筑坝材料颗粒特征明显使得坝体相比其它类型的存蓄结构(如水坝、土石坝)的稳定性差,在汛期极易引发溃坝事故。本文首先从宏观运动和微观力学角度出发,进行了尾矿库溃决过程描述和尾矿泥石流流变控制分析;同时以某选矿厂尾矿库溃坝事故为工程背景,将暴雨引发的尾矿溃坝视为流体的大变形流动,对尾砂的流滑特点和以及相关影响因素进行了室内模型试验研究;此外基于LS-DYNA内嵌光滑粒子流体动力学(SPH)模块完成了三维尾砂溃坝流对下游构筑物的冲击过程模拟;最后建立溃坝后果评价模型,对案例尾矿库溃坝事故后果的严重度完成了评价分析。主要研究内容如下:1)模型试验中,溃决尾砂流呈现波浪式演进规律,具有明显的“龙头”、“龙身”和“龙尾”连续阵流特性,冲击应力曲线随时间呈现锯齿波形分布。粗颗粒尾砂较细颗粒尾砂对下游的冲击容易出现二次冲击,尾砂的平均粒径越大,尾砂料槽内剩余尾砂高度越小;综合宏观破坏和经济成本,沟床坡度越缓,流滑尾砂冲击破坏越小,相同筑坝高度下的尾矿库有效库容越小;沟床摩阻系数越小,下游构筑物峰值液面高度越大,连续阵流特性越明显;随着拦阻高度增大,尾砂流在下游的冲击力峰值和冲击高度峰值呈线性递减分布,而拦阻坝后尾砂贮存率呈现线性递增。2)引入无网格粒子计算理论,结合室内模型试验结果与数值模拟计算结果,对比证实了SPH仿真程序在流体大变形问题求解的良好适用性,同时也为SPH引入溃坝尾砂流的仿真计算提供了新思路;此外,基于SPH仿真环境完成了尾砂流冲击下游构筑物时各物理变量的时程变化规律研究;通过优化砂流粘度系数,数值计算精度有一定提升,使数值模型尽量接近真实情形。3)基于溃坝灾害后果评价机制,参考已有溃坝数据,实现对事故尾矿库溃坝后果的严重度评价分析;同时依据山地泥石流的流动特性和力学性质,提出一系列溃坝泥石流灾害的防治措施。
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV649

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本文编号：1193140