尾矿库溃坝尾砂下泄数值模拟研究

发布时间：2017-08-20 15:21

  本文关键词：尾矿库溃坝尾砂下泄数值模拟研究

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【摘要】：尾矿库是用来堆存金属或非金属矿山进行矿石选别后排出尾矿的场所,是一个具有高势能的人造泥石流危险源。多年以来,国内外尾矿库溃坝事件时有发生,给库区下游居民的生命财产及周边环境带来严重影响。尾矿库溃坝后尾砂下泄是一个受着众多因素影响的复杂问题,相关的研究十分欠缺,至今仍是借鉴水库溃坝的计算方法。因此,加强尾矿库溃坝问题的研究是非常必要的。根据现有的尾砂下泄计算方法的研究现状,尾砂浆体的流变特性、流动控制方程、数值计算方法、参数确定方法等等,都是需要进行研究的。本文采用取自三个不同尾矿库的尾矿砂配置成溃坝下泄饱和浆体进行流变试验,探讨其流变特性和参数取值;结合广东省梅州市五华县白石嶂钼矿3号尾矿库溃坝计算,探讨溃坝尾砂演进的模拟计算方法;通过多种方案计算,研究了尾矿砂浆体流变特性、溃砂总量及下游河道坡度三个因素对下泄尾砂淹没距离和淹没深度的影响,探讨了溃口下游近距离内设置拦挡坝对下泄尾砂的阻挡效果。研究主要获得了以下认识:(1)尾砂浆体的流变特性基本符合宾汉流体的变化规律,浆体流动可以用宾汉模型予以模拟。但是,不同类型尾矿砂浆体的流变特性参数差异较大,同一尾矿砂浆体流变特性受浓度的影响也很大。(2)基于水库溃坝建立的经验公式法,对尾矿砂的针对性不强。现有的经验公式法未能考虑尾矿砂浆体粘滞性及其变化对尾砂演进的影响,未能反映河道转向、山体阻挡等的影响,其适用性还有待研究和改进;数值模拟法可以综合考虑各种复杂因素的影响,能较好地模拟尾砂流动的动态过程,通过合适建模与计算参数选取,可以得到较为合理的计算结果。(3)尾砂浆体流变特性、溃砂总量以及下游河道坡度对下泄尾砂演进都有较为显著的影响。浆体流变参数值越小、溃砂总量越大、下游河道坡度越陡时,下泄尾砂的演进距离越远。其中,尤以流变参数的影响最大。拦挡坝对下泄尾砂演进的阻挡作用十分明显,能有效减小下泄尾砂的淹没范围。
【关键词】：尾矿库 溃坝 流变特性 数值模拟
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV698.237;TV649
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-19
• 1.2.1 流变模型12-15
• 1.2.2 尾矿砂浆体流变特性的研究现状15-16
• 1.2.3 尾矿库溃坝后下泄尾砂演进的研究现状16-19
• 1.3 研究内容及技术路线19-21
• 1.3.1 研究内容19
• 1.3.2 技术路线19-21
• 第二章 尾矿砂浆体流变特性研究21-35
• 2.1 尾矿砂样品21-23
• 2.1.1 样品来源21-22
• 2.1.2 颗粒级配分析22-23
• 2.2 尾矿砂浆体制作23-24
• 2.3 试验仪器24-26
• 2.4 试验方法26-27
• 2.5 流变曲线特征分析27-28
• 2.6 流变模型及参数确定28-31
• 2.7 尾矿砂浆体浓度及尾矿砂类型对流变特性的影响31-34
• 2.7.1 尾矿砂浆体浓度的影响31-32
• 2.7.2 尾矿砂类型的影响32-34
• 2.8 本章小结34-35
• 第三章 下泄尾砂演进的计算方法分析35-44
• 3.1 经验公式计算方法35-38
• 3.1.1 溃口宽度的计算35
• 3.1.2 溃口处下泄尾砂最大流量的计算35-36
• 3.1.3 下游不同计算断面处溃坝尾砂最大流量的计算36-37
• 3.1.4 溃坝尾砂传播时间的计算37
• 3.1.5 溃口处下泄尾砂流量过程线的计算37-38
• 3.2 数值模拟计算方法38-42
• 3.2.1 基本假定38
• 3.2.2 控制方程38-40
• 3.2.3 数值离散方法40-41
• 3.2.4 ANSYS CFX数值模拟软件41-42
• 3.3 两种计算下泄尾砂演进方法的比较分析42-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第四章 白石嶂钼矿3号尾矿库溃坝模拟44-68
• 4.1 项目概况44-47
• 4.2 计算工况确定47-48
• 4.3 经验公式法计算48-52
• 4.3.1 计算步骤及相关计算参数确定48-51
• 4.3.2 计算结果及分析51-52
• 4.4 数值模拟法计算52-65
• 4.4.1 模型建立52-53
• 4.4.2 模型参数设置53-56
• 4.4.3 模型调试及合理性分析56-62
• 4.4.4 模拟计算结果分析62-65
• 4.5 两种方法计算结果对比分析65-66
• 4.6 本章小结66-68
• 第五章 不同因素对尾砂下泄演进影响研究68-82
• 5.1 三种影响因素的计算工况68-70
• 5.2 浆体流变特性对下泄尾砂演进的影响70-73
• 5.2.1 模型建立70-71
• 5.2.2 模型参数设置71-72
• 5.2.3 模拟结果分析72-73
• 5.3 溃砂总量对下泄尾砂演进的影响73-75
• 5.3.1 模型建立及参数设置73-74
• 5.3.2 模拟结果分析74-75
• 5.4 下游河道坡度对下泄尾砂演进的影响75-77
• 5.4.1 模型建立及参数设置75
• 5.4.2 模拟结果分析75-77
• 5.5 拦挡坝对下泄尾砂演进的影响77-80
• 5.5.1 计算工况77-78
• 5.5.2 拦挡坝的下游修筑距离对下泄尾砂演进的影响78-80
• 5.5.3 拦挡坝的修筑高度对下泄尾砂演进的影响80
• 5.6 本章小结80-82
• 结论与展望82-84
• 1、论文主要结论82-83
• 2、研究展望83-84
• 参考文献84-87
• 攻读硕士期间取得的研究成果87-88
• 致谢88-89
• 附件89

【参考文献】

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中国硕士学位论文全文数据库 前3条

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本文编号：707388