一种尾矿坝渗透弱水面水压楔劈作用模型的验证方法技术

本发明专利技术提供了一种尾矿坝渗透弱水面水压楔劈作用模型的验证方法，该渗透弱面水压楔劈作用模型通过数值试验处理、室内模型试验处理和土工离心模型试验处理这三种不同的试验方式对该渗透弱面水压楔劈作用模型进行有效性的验证，其能够准确地判断出该渗透弱面水压楔劈作用模型对水压楔劈效应的检测灵敏度和有效性，从而保证该渗透弱面水压楔劈作用模型的模拟预测正确性。

【技术实现步骤摘要】
一种尾矿坝渗透弱水面水压楔劈作用模型的验证方法
本专利技术涉及水力尾矿坝工程的
，特别涉及一种尾矿坝渗透弱水面水压楔劈作用模型的验证方法。
技术介绍
水力劈裂是尾矿坝工程中人们最为关注，同时也是最有争议的问题之一。水力劈裂会导致大坝防渗体的破坏从而造成灾难性的后果。水库的蓄水压力能否在心墙的上游表面造成裂缝，进而形成集中渗水的通道并导致大坝的破坏，时至今日在工程和学术界仍有疑问和争论。为了准确地确定水力尾矿坝中水力劈裂的发生状态，可通过构建相应的渗透弱面水压楔劈作用模型对该水力劈裂的发生状态进行分析预测，但是该分析预测结果的准确性决定于该渗透弱面水压楔劈作用模型的有效性，而目前并没有对该渗透弱面水压楔劈作用模型的有效性进行准确验证的方式。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本专利技术提供一种尾矿坝渗透弱水面水压楔劈作用模型的验证方法，该渗透弱面水压楔劈作用模型的验证方法包括如下步骤：步骤S1，获取关于尾矿坝的水平向渗透弱面状态信息，并根据该水平向渗透弱面状态信息构建该渗透弱面水压楔劈作用模型；步骤S2，对该渗透弱面水压楔劈作用模型进行关于数值试验处理、室内模型试验处理和土工离心模型试验处理中的至少一者，以获得相应模型验证结果；步骤S3，根据该模型验证结果，判断该渗透弱面水压楔劈作用模型与所述尾矿坝的匹配度；步骤S4，根据该匹配度的判断处理，确定该渗透弱面水压楔劈作用模型的有效性；可见，该渗透弱面水压楔劈作用模型通过数值试验处理、室内模型试验处理和土工离心模型试验处理这三种不同的试验方式对该渗透弱面水压楔劈作用模型进行有效性的验证，其能够准确地判断出该渗透弱面水压楔劈作用模型对水压楔劈效应的检测灵敏度和有效性，从而保证该渗透弱面水压楔劈作用模型的模拟预测正确性。本专利技术提供一种尾矿坝渗透弱水面水压楔劈作用模型的验证方法，其特征在于，所述渗透弱面水压楔劈作用模型的验证方法包括如下步骤：步骤S1，获取关于尾矿坝的水平向渗透弱面状态信息，并根据所述水平向渗透弱面状态信息构建所述渗透弱面水压楔劈作用模型；步骤S2，对所述渗透弱面水压楔劈作用模型进行关于数值试验处理、室内模型试验处理和土工离心模型试验处理中的至少一者，以获得相应模型验证结果；步骤S3，根据所述模型验证结果，判断所述渗透弱面水压楔劈作用模型与所述尾矿坝的匹配度；步骤S4，根据所述匹配度的判断处理，确定所述渗透弱面水压楔劈作用模型的有效性；进一步，在所述步骤S1中，获取关于尾矿坝的水平向渗透弱面状态信息，并根据所述水平向渗透弱面状态信息构建所述渗透弱面水压楔劈作用模型具体包括，步骤S101，获取关于尾矿坝的水压力增量与劈裂渗透压力之间的关联状态信息，并根据所述关联状态信息，确定所述尾矿坝对应的水平渗透弱面存在状态；步骤S102，根据所述水平渗透弱面存在状态，确定所述尾矿坝对应的墙心竖直方向应力状态；步骤S103，根据所述尾矿坝对应的墙心竖直方向应力状态，构建形成所述渗透弱面水压楔劈作用模型；进一步，在所述步骤S101中，获取关于尾矿坝的水压力增量与劈裂渗透压力之间的关联状态信息，并根据所述关联状态信息，确定所述尾矿坝对应的水平渗透弱面存在状态具体包括，步骤S1011，获取所述尾矿坝在水压力增量变化过程中，所述劈裂渗透压力对应的压力梯度变化状态，以此确定所述关联状态信息；步骤S1012，根据所述关联状态信息，计算确定所述尾矿坝与水接触的一侧面上水平渗透弱面分布数量、水平渗透弱面沿竖直方向的分布密度和水平渗透弱面相互之间的缝隙宽度中的至少一者，以作为所述水平渗透弱面存在状态；或者，在所述步骤S102中，根据所述水平渗透弱面存在状态，确定所述尾矿坝对应的墙心竖直方向应力状态具体包括，根据所述水平渗透弱面存在状态对应的水平渗透弱面分布数量、水平渗透弱面沿竖直方向的分布密度和水平渗透弱面相互之间的缝隙宽度中的至少一者，计算所述尾矿坝与水接触的一侧面上的墙心竖直方向应力的矢量分布状态；或者，在所述步骤S103中，根据所述尾矿坝对应的墙心竖直方向应力状态，构建形成所述渗透弱面水压楔劈作用模型具体包括，从所述墙心竖直方向应力状态，确定所述尾矿坝与水接触的一侧面上的墙心竖直方向应力的矢量分布状态，并根据所述矢量分布状态构建得到所述渗透弱面水压楔劈作用模型；进一步，在所述步骤S2中，对所述渗透弱面水压楔劈作用模型进行关于数值试验处理、室内模型试验处理和土工离心模型试验处理中的至少一者，以获得相应模型验证结果具体包括，通过下面A、B和C三者中的至少一者来获得相应模型验证结果：A、基于构建压实粘土和堆石体相结合的模拟结构、并进行有限元计算分析来实现所述数值试验处理；B、基于预设水力劈裂试验装置来实现所述室内模型试验处理；C、基于预设土工离心模型箱装置来实现所述土工离心模型试验处理；进一步，在所述步骤S2中，基于构建压实粘土和堆石体相结合的模拟结构、并进行有限元计算分析来实现所述数值试验处理具体包括，步骤A1，通过压实粘土和堆石体共同组成满足预设渗透系数条件的模拟结构，并确定所述模拟结构对应的透水边界状态、以及顶部和底部的位移状态；步骤A2，根据所述透水边界状态以及所述顶部和底部的位移状态对所述模拟结构进行关于流固耦合的有限元计算分析，以得到关于所述模拟结构在水压力作用下的墙心参数；步骤A3，根据所述墙心参数，确定所述模拟结构在预定数值水压力作用下对应渗透初期孔压场和渗透初期孔压梯度；进一步，在所述步骤S2中，基于预设水力劈裂试验装置来实现所述室内模型试验处理具体包括，步骤B1、构建包括压力源系统、试样侧面与顶面压力控制系统、渗水压力控制系统、排水量测系统和水力劈裂裂缝与量测系统的所述预设水力劈裂试验装置；步骤B2、通过所述压力源系统调整、所述试样侧面与顶面压力控制系统、所述渗水压力控制系统和所述排水量测系统对模拟尾矿坝心墙施加不同的应力和变形作用，并通过所述水力劈裂裂缝与量测系统获取所述模拟尾矿坝心墙进行水力劈叉状态示踪观测；步骤B3、根据所述水力劈叉状态示踪观测的结果，确定所述模拟尾矿坝心墙对应水力劈裂裂缝发生位置和水力劈裂裂缝缝尺寸；进一步，在所述步骤S2中，基于预设土工离心模型箱装置来实现所述土工离心模型试验处理具体包括，步骤C1，构建包括依次相邻的上游支撑箱、混合土样和下游支撑箱的所述预设土工离心模型箱装置，并指示所述预设土工离心模型箱装置中的离心机模拟水库的蓄水条件以使水流依次流过所述上游支撑箱、所述混合土样和所述下游支撑箱；步骤C2，通过所述预设土工离心模型箱装置的孔压传感器，分别获取所述上游支撑箱和所述下游支撑箱在所述模拟水库的蓄水条件过程中的孔压状态数据；步骤C3，根据所述孔压状态数据，确定初始渗透弱面的长度与试样发生水力劈裂的水位之间的关系；进一步，在所述步骤S3中，根据所述模型验证结果，判断所述渗透本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种尾矿坝渗透弱水面水压楔劈作用模型的验证方法，其特征在于，所述渗透弱面水压楔劈作用模型的验证方法包括如下步骤：/n步骤S1，获取关于尾矿坝的水平向渗透弱面状态信息，并根据所述水平向渗透弱面状态信息构建所述渗透弱面水压楔劈作用模型；/n步骤S2，对所述渗透弱面水压楔劈作用模型进行关于数值试验处理、室内模型试验处理和土工离心模型试验处理中的至少一者，以获得相应模型验证结果；/n步骤S3，根据所述模型验证结果，判断所述渗透弱面水压楔劈作用模型与所述尾矿坝的匹配度；/n步骤S4，根据所述匹配度的判断处理，确定所述渗透弱面水压楔劈作用模型的有效性。/n

【技术特征摘要】
1.一种尾矿坝渗透弱水面水压楔劈作用模型的验证方法，其特征在于，所述渗透弱面水压楔劈作用模型的验证方法包括如下步骤：
步骤S1，获取关于尾矿坝的水平向渗透弱面状态信息，并根据所述水平向渗透弱面状态信息构建所述渗透弱面水压楔劈作用模型；
步骤S2，对所述渗透弱面水压楔劈作用模型进行关于数值试验处理、室内模型试验处理和土工离心模型试验处理中的至少一者，以获得相应模型验证结果；
步骤S3，根据所述模型验证结果，判断所述渗透弱面水压楔劈作用模型与所述尾矿坝的匹配度；
步骤S4，根据所述匹配度的判断处理，确定所述渗透弱面水压楔劈作用模型的有效性。


2.如权利要求1所述的尾矿坝渗透弱水面水压楔劈作用模型的验证方法，其特征在于：
在所述步骤S1中，获取关于尾矿坝的水平向渗透弱面状态信息，并根据所述水平向渗透弱面状态信息构建所述渗透弱面水压楔劈作用模型具体包括，
步骤S101，获取关于尾矿坝的水压力增量与劈裂渗透压力之间的关联状态信息，并根据所述关联状态信息，确定所述尾矿坝对应的水平渗透弱面存在状态；
步骤S102，根据所述水平渗透弱面存在状态，确定所述尾矿坝对应的墙心竖直方向应力状态；
步骤S103，根据所述尾矿坝对应的墙心竖直方向应力状态，构建形成所述渗透弱面水压楔劈作用模型。


3.如权利要求2所述的尾矿坝渗透弱水面水压楔劈作用模型的验证方法，其特征在于：
在所述步骤S101中，获取关于尾矿坝的水压力增量与劈裂渗透压力之间的关联状态信息，并根据所述关联状态信息，确定所述尾矿坝对应的水平渗透弱面存在状态具体包括，
步骤S1011，获取所述尾矿坝在水压力增量变化过程中，所述劈裂渗透压力对应的压力梯度变化状态，以此确定所述关联状态信息；
步骤S1012，根据所述关联状态信息，计算确定所述尾矿坝与水接触的一侧面上水平渗透弱面分布数量、水平渗透弱面沿竖直方向的分布密度和水平渗透弱面相互之间的缝隙宽度中的至少一者，以作为所述水平渗透弱面存在状态；
或者，
在所述步骤S102中，根据所述水平渗透弱面存在状态，确定所述尾矿坝对应的墙心竖直方向应力状态具体包括，
根据所述水平渗透弱面存在状态对应的水平渗透弱面分布数量、水平渗透弱面沿竖直方向的分布密度和水平渗透弱面相互之间的缝隙宽度中的至少一者，计算所述尾矿坝与水接触的一侧面上的墙心竖直方向应力的矢量分布状态；
或者，
在所述步骤S103中，根据所述尾矿坝对应的墙心竖直方向应力状态，构建形成所述渗透弱面水压楔劈作用模型具体包括，
从所述墙心竖直方向应力状态，确定所述尾矿坝与水接触的一侧面上的墙心竖直方向应力的矢量分布状态，并根据所述矢量分布状态构建得到所述渗透弱面水压楔劈作用模型。


4.如权利要求1所述的尾矿坝渗透弱水面水压楔劈作用模型的验证方法，其特征在于：
在所述步骤S2中，对所述渗透弱面水压楔劈作用模型进行关于数值试验处理、室内模型试验处理和土工离心模型试验处理中的至少一者，以获得相应模型验证结果具体包括，
通过下面A、B和C三者中的至少一者来获得相应模型验证结果：
A、基于构建压实粘土和堆石体相结合的模拟结构、并进行有限元计算分析来实现所述数值试验处理；
B、基于预设水力劈裂试验装置来实现所述室内模型试验处理；
C、基于预设土工离心模型箱装置来实现所述土工离心模型试验处理。


5.如权利要求4所述的尾矿坝渗透弱水面水压楔劈作用模型的验证方法，其特征在于：
在所述步骤S2中，基于构建压实粘土和堆石体相结合的模拟结构、并进行有限元计算分析来实现所述数值试验处理具体包括，
步骤A1，通过压实粘土和堆石体共同组成满足预设渗透系数条件的模拟结构，并确定所述模拟结构对应的透水边界状态、以及顶部和底部的位移状态；
步骤A2，根据所述透水边界状态以及所述顶部和底部的位移状态对所述模拟结构进行关于流固耦合的有限元计算分析，以得到关于所述模拟结构在水压力作用下的墙心参数；
步骤A3，根据所述墙心参数，确定所述模拟结构在预定数值水压力作用下对应渗透初期孔压场和渗透初期孔压梯度。


6.如权利要求4所述的尾矿坝渗透弱水面水压楔劈作用模型的验证方法，其特征在于：
在所述步骤S2中，基于预设水力劈裂试验装置来实现所述室内模型试验处理具体包括，
步骤B1、构建包括压力源系统、试样侧面与顶面压力控制系统、渗水压力控制系统、排水量测系统和水力劈裂裂缝与量测系统的所述预设水力劈裂试验装置；
步骤B2、通过所述压力源系统调整、所述试样侧面与顶面压力控制系统、所述渗水压力控制系统和所述排水量测系统对模拟尾矿坝心墙施加不同的应力和变形作用，并通过所述水力劈裂裂缝与量测系统获取所述模拟尾矿坝心墙进行水力劈叉状态示踪观测；
步骤B3、根据所述水力劈叉状态示踪观测的结果，确定所述模拟尾矿坝心墙对应水力劈裂裂缝发生位置和水力劈裂裂缝缝尺寸。


7.如权利要求4所述的尾矿坝渗透弱水面水压楔劈作用模型的验证方法，其特征在于：
在所述步骤S2中，基于预设土工离心模型箱装...

【专利技术属性】
技术研发人员：李全明，张红，李振涛，付士根，王志丽，刘岩，陈友良，
申请(专利权)人：中国安全生产科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11