一种尾矿坝漫顶破坏模拟的实验装置及实验方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种尾矿坝漫顶破坏模拟的实验装置及实验方法，属于矿山岩土工程领域。本发明专利技术包括模拟实验容器、模拟降雨装置、变坡装置；模拟实验容器上方安设有模拟降雨装置。本发明专利技术能模拟不同降雨强度及不同尾矿坝边坡角度下的尾矿坝漫顶破坏状况。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，属于矿山岩土工程领域。本专利技术包括模拟实验容器、模拟降雨装置、变坡装置；模拟实验容器上方安设有模拟降雨装置。本专利技术能模拟不同降雨强度及不同尾矿坝边坡角度下的尾矿坝漫顶破坏状况。【专利说明】
本专利技术涉及矿山岩土工程领域，具体是一种尾矿坝漫顶破坏模拟的实验装置，主 要用于室内模拟尾矿坝的漫顶破坏。
技术介绍
随着人类社会对资源需求量的与日俱增，在对矿产资源进行开发利用时将产生大 量尾矿，建设尾矿坝进行尾矿排放则是最常用的尾矿堆存方式，也是矿山企业重要的生产 设施，当大量的尾矿堆存于坝前时尾矿坝连同尾矿库内大量的尾矿浆会形成一个具有高势 能的人造泥石流危险源。事实一再表明，尾矿坝一旦失事，将给工农业生产及下游人民生命 财产造成巨大的灾害和损失，2008年造成277人死亡的山西省襄汾溃坝事故更是对尾矿坝 的安全状况敲响了警钟。 降雨是引发尾矿坝溃坝的重要因素，当降雨强度过大时尾矿库因为没有足够的调 洪库容或排洪系统的堵塞或损坏将导致尾矿库内洪水不能及时排出，洪水溢出坝顶后将对 下游坝坡造成冲刷，水力冲刷不断破坏坝体结构最终引起溃坝；但由于缺乏准确、完整的溃 坝现场实测数据，而现场实验又因工程量浩大实验周期过长而难以实施，因此目前对尾矿 坝漫顶溃坝的发展机理研究并不清楚，无法准确了解坝体侵蚀的发展过程。为此，本专利技术设 计了一种尾矿坝漫顶破坏模拟的实验装置以模拟洪水漫顶对尾矿坝的侵蚀过程及坝体的 破坏机理。模拟实验的基本原理是根据物理现象的规律，用模型实验来模拟原型结构的实 际工作情况，再根据模型试验的结果来反推原型结构的某些特性，通过模型实验测得的数 值可按一定比例换算为实际问题所需的相应值，其作为科学技术研究的重要手段已广泛应 用与各个领域。 鉴于尾矿坝破坏危害的严重性，确保尾矿坝的安全不仅关系到矿山企业的生产需 求，更关系到下游人民群众的生命财产安全以及环境破坏问题，因此了解降雨及坡角等因 素对坝体漫顶破坏过程研究具有重要的现实意义。漫顶破坏模拟实验可以开展降雨和坡 角对尾矿坝漫顶溃坝影响的研究，为尾矿坝溃坝机理的研究和溃坝模型的建立提供实验依 据。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种尾矿坝漫顶破坏模拟的实验装置，该装置可以根据尾矿 坝的组成与结构特点构建不同的尾矿坝模型，开展在不同降雨强度及不同坡角条件下的尾 矿坝体漫顶破坏的物理模拟实验，以研究尾矿坝体的漫顶破坏模式和破坏机理。 为实现本专利技术目的而采用的技术方案是这样的，一种尾矿坝漫顶破坏模拟的实验 装置，其特征在于：包括模拟实验容器、模拟降雨装置和变坡装置。 所述实验容器是一个上端敞口的容器。 所述模拟降雨装置位于所述实验容器上方。实验时，所述模拟降雨装置向下方的 实验容器中喷水。 所述变坡装置包括一块变坡板。所述变坡板是一块位于所述实验容器中的矩形平 板。所述变坡板的一个边铰接在实验容器的底部。 实验开始前，向所述实验容器填入作为被测试样的矿样。所述变坡板位于被测试 样的一侧。所述变坡板压向被测试样，使得所述被测试样被压成一定角度。 进一步，所述实验容器由透明的前挡板、后挡板、左挡板、右挡板和底板组成。 进一步，所述模拟降雨装置包括：水管、止水阀、加压泵、流量调节阀、流量表、降雨 喷头、小孔、支撑架和支撑架底座。 所述支撑架底座位于实验容器的一侧。所述支撑架下端连接在支撑架底座上、上 端支撑降雨喷头。 所述降雨喷头与水管连接。所述水管上安装有加压泵止水阀、流量调节阀和流量 表。 实验时，所述降雨喷头上的小孔向下喷水。 进一步，所述变坡板通过合页铰链铰接在底板的上表面。所述变坡板垂直于前挡 板和后挡板。所述后挡板的内侧板面上具有圆弧槽。所述圆弧槽的圆心在所述变坡板的转 轴的延长线上。 所述变坡板面向圆弧槽的一侧安装有螺杆。所述螺杆平行于变坡板的转轴。所述 螺杆的一端连接在变坡板上、另一端插入圆弧槽中。 进一步，所述螺杆上旋入了螺帽。所述后挡板的内侧上具有角度指示线。所述角 度指示线位于圆弧槽的周围。所述角度指示线的中心是圆弧槽的圆心。 进一步，所述前挡板、后挡板、左挡板和右挡板均为透明材料，变坡板为钢板。 进一步，所述实验容器内部安装有水位观测管。 实验时，所述水位观测管下端插入被测试样中。 进一步，所述水位观测管为聚氯乙烯材料。所述水位观测管的管壁上具有若干通 孔。所述水位观测管的外壁外用土工布包裹。 进一步，所述底板下端具有支架。所述底板上开有泄水孔。 本实验装置的目的是开展不同降雨条件以及不同坡角条件下的坝体漫顶破坏的 室内物理模拟实验，对坝体破坏模式和破坏机理进行研究。本专利技术还公开采用上述装置的 实验步骤： 1)将变坡板调整到所需角度，并使得变坡板的位置固定。 2)将尾矿样装入到实验容器中，所述尾矿样位于变坡板的一侧。将尾矿样压实后， 形成模拟的尾矿坝体。 3)解除对变坡板的固定，使得变坡板转动到背向尾矿坝体的一侧。 4)模拟降雨装置向实验容器中的尾矿坝体喷水，以模拟降雨。 5)模拟降雨装置施加降雨对尾矿坝体进行冲刷，直至发生溃坝。记录溃坝的数据。 本专利技术具有以下有益效果： 1、能模拟降雨条件下尾矿坝漫顶破坏过程； 2、能模拟不同坡角的尾矿坝边坡； 3、可以改变降雨的强度； 4、可以测量坝体内水位线高度； 5、可以将泻下的水砂混合物排出模拟容器外。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术的结构示意图； 图2为本专利技术的模拟实验容器示意图； 图3为本专利技术的模拟降雨装置示意图； 图4为本专利技术的变坡装置示意图。 图中：模拟实验容器A、模拟降雨装置B、变坡装置C、前挡板1、后挡板2、左挡板3、 右挡板4、底板5、支架6、泄水孔7、水位观测管8、坝体9、水管10、止水阀11、加压泵12、流 量调节阀13、流量表14、降雨喷头15、小孔16、支撑架17、支撑架底座18、变坡板19、合页铰 链20、变坡槽21、螺杆22、螺帽23、角度指示线24。 【具体实施方式】 下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明，但不应该理解为本专利技术上述主题 范围仅限于下述实施例。在不脱离本专利技术上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知 识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本专利技术的保护范围内。 实施例1 : 一种尾矿坝漫顶破坏模拟的实验装置，包括模拟实验容器A、模拟降雨装置B和变 坡装置C。 所述实验容器A是一个上端敞口的容器。实施例中，所述实验容器A由透明的前 挡板1、后挡板2、左挡板3、右挡板4和底板5组成。所述前挡板1、后挡板2、左挡板3和右 挡板4均为透明材料，变坡板19为钢板。所述底板5下端具有支架6。所述底板5上开有 泄水孔7。 所述模拟降雨装置B位于所述实验容器A上方。实验时，所述模拟降雨装置B向 下方的实验容器A中喷水。参见附图3所述模拟降雨装置B包括：水管10、止水阀11、力口 压泵12、流量调节阀13、流量表14、降雨喷头15、小孔16、支撑架17和支撑架底座18,以达 到控制和记录模拟降雨装置B喷水量的目的。所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种尾矿坝漫顶破坏模拟的实验装置，其特征在于：包括模拟实验容器(A)、模拟降雨装置(B)和变坡装置(C)；所述实验容器(A)是一个上端敞口的容器；所述模拟降雨装置(B)位于所述实验容器(A)上方；实验时，所述模拟降雨装置(B)向下方的实验容器(A)中喷水；所述变坡装置(C)包括一块变坡板(19)；所述变坡板(19)是一块位于所述实验容器(A)中的矩形平板；所述变坡板(19)的一个边铰接在实验容器(A)的底部；实验开始前，向所述实验容器(A)填入作为被测试样的矿样；所述变坡板(19)位于被测试样的一侧；所述变坡板(19)压向被测试样，使得所述被测试样被压成一定角度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杜艳强，杨春和，张超，巫尚蔚，霍亮，魏元龙，
申请(专利权)人：重庆大学，中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：发明
国别省市：重庆;85