基于复合模型沙的大比尺尾矿库漫顶溃决模型试验

尾矿库是重大危险源且存在溃坝危险,为了更真实地预测尾矿库溃坝造成的影响,定量掌握尾矿库的溃坝过程及其对下游的影响程度,利用细粒尾砂与膨胀珍珠岩按照体积比尺1.5∶1进行混合制作复合模型沙,通过室内试验和水下休止角试验确定复合模型沙的基本可行性;并在满足相似条件的基础上,开展极端状态下的复合模型沙大比尺尾矿库漫顶溃坝试验,分析其溃坝过程、流量过程、断面形态演变过程、浸润线、淹没高程和范围等变化规律。试验结果表明：物理模型试验历时140 min,复合模型沙下泄量占总库容的10.76%,下游区域淤积量占下泄量的95.21%,基本符合漫顶溃坝的实际情况,设计选配的复合模型沙合理,说明该复合模型沙能够更真实有效地还原尾矿库溃坝过程。研究结果为尾矿库漫顶溃坝试验中模型沙的选择提供了新思路。     

土石坝溃坝离心模型试验中水流控制与测量

针对目前土石坝溃坝离心模型试验中存在的问题,研发了一套伺服水阀流量控制装置,显著提高了土石坝溃坝离心模型试验上游来水条件的控制精度,有效降低了模型试验结果的不确定性;建立了土石坝溃坝离心模型试验的水流相似准则;提出了一种采用内置于模型箱端板上的薄壁矩形量水堰测量土石坝溃坝离心模型试验中溃坝洪水流量过程的方法,并通过超重力场下的放水试验,证明了薄壁矩形量水堰的流量系数与离心机加速度无关,采用内置于模型箱端板上的薄壁矩形量水堰可准确测定土石坝溃坝离心模型试验中的溃坝洪水流量过程。     

南水北调中线滹沱河河工模型试验模型沙的选择与设计

在遵循水流重力和阻力相似条件的基础上,南水北调中线工程滹沱河动床河工模型试验模型沙的选择与设计,通过对各种模型沙的特性分析研究及悬移质及床沙粒径的影响分析,确定了滹沱河河工模型试验用沙,经"96·8"洪水验证,水面线、水位流量关系及河床冲淤与原型基本相似,说明模型沙选择正确.     

圆中环沉沙排沙池模型试验比尺设计

圆中环沉沙排沙池是新型二级水沙分离设施,采用正态模型,按重力相似准则设计,经充分论证模型比尺和科学选沙,原型堰上水深与模型水深吻合较好,模型的沉沙形态、排沙过程、淤沙形态基本符合原型。试验结果表明:模型与原型水流阻力相似条件基本满足要求,模型在悬移质运动及泥沙沉降等方面与原型是基本相似的。说明模型试验比尺设计正确。     

漫顶条件下尾矿库溃坝模型试验及灾害预测

矿山开采中尾矿库对下游人员的生命、财产安全与生态都是一个潜在危险源,由此而引起的工程事故也屡见不鲜。为研究尾矿库的溃坝过程及对下游的影响情况,以拟建尾矿库为对象,通过模型试验系统研究了整个溃坝过程中的坝体失稳的形态变化、水砂流向下游的演进过程、水砂流的淹没范围,以及溃坝流场的演进过程。研究结果表明,模型试验中整个溃坝过程共历时30min,下游上地村居民点完全被淹没,时州村居民点左岸部分高程较大房屋未被淹没,坝脚区域尾砂淤积量约为总溃泄量的36%,水砂流的流速受地形、地势及流经长度影响较大,研究成果可为尾矿库及类似尾矿库的工程论证与方案设计提供依据。     

溃坝洪水研究进展

溃坝洪水研究的目的是计算溃决坝址的流量、水位过程线,并向下游作洪水演进得到沿程的流量、流速、水位、波前与洪峰的到达时间,评估下游洪水淹没损失情况,以便于采取措施,降低洪水风险。从溃坝水流理论研究、溃坝问题的试验研究、溃坝模拟及洪水在下游演进这3个方面对溃坝洪水研究进行了综述,回顾和总结了国内外溃坝洪水研究的发展历程、已取得的成果和近些年的进展,提出了将来要研究的重点,并对研究前景进行了展望。目前溃坝理论的数值求解发展迅速,由试验提出了溃坝机理,研究不断模型化;但高强输沙理论未建立,溃口冲刷过程未能准确表达,对梯级溃坝和冰湖溃决洪水研究较少。今后应加强溃坝水流理论研究,开展大尺度、多库溃坝模型试验研究,积极做好梯级溃坝和冰湖溃决洪水模拟,进一步建立快捷可靠的区域溃坝洪水预报系统。     

游荡性河段新型整治工程局部冲刷模型设计

根据黄河下游河道特性分析,统计了河湾平面、断面几何参数,确定了典型游荡型河弯;根据黄河下游洪水特性分析,确定了四种典型水流条件与槽滩分流比.为研究新型板桩潜坝导流功效与局部冲刷问题,进行了针对性的动床模型设计.分析确定了满足水流泥沙运动相似与河床变形相似的控制比尺,选择的模型沙及其粒径能够满足起动相似条件.模型设计采用了槽滩分流的进流控制模式、滩地加糙模式,同时采用VDMS流场实时监测系统进行流态与导流效果的观测,以便正确模拟研究河段特点及新型整治工程作用.     

尾矿库坝体溃决演进规律的模型试验研究

本文结合实际工程,在自主研发的尾矿库模型试验平台上完成了尾矿库模型的搭建,进行了由于坝体排渗系统失效致使浸润线持续升高而诱发的尾矿库溃坝模型试验。利用坝体位移跟踪测量系统对尾矿库坝体溃决的演进过程进行了观测,总结了整个试验过程中的溃决模式及破坏形式。结果表明,坝体整体呈逆流牵引型溃决模式,溃决破坏形式大致经历三个阶段:坝面沼泽化诱发张拉裂缝、流土与局部塌落、较大范围崩塌与滑坡,其中前两个阶段是崩塌与滑坡的诱发阶段。在流土破坏出现前会出现堆积坝局部渗水、坝体裂缝等现象,此时若采取有效措施迅速降低浸润线,可避免发生大范围流土破坏。崩塌与滑坡过程溃决量大、持续时间短,一般难以防范。将模型试验结果与数值模拟结果和尾矿库溃坝原型资料对比,三者吻合良好。本文提出的模型试验方法可以预测尾矿库溃坝过程以及对尾矿库溃坝事故进行反演分析。     

堰塞湖溃决模型设计方法及其验证

在简述已有研究成果并分析堰塞湖溃决成灾与堰塞体物质组成、结构特征之后,剖析了堰塞湖溃决模型试验的特点、思路、原理与关键环节,论述了堰塞湖溃决模型试验研究的路线。认为模型堰塞体材料除了应在物理、力学性质方面较为稳定外,还必须在坝体渗透性、坍塌突发性、溃决洪流运动性等3方面同原型相似或相同。在此基础上,归纳了堰塞湖溃决模型的设计与试验方法。要求模型必须遵循水流重力相似、水流阻力相似、水流运动过程相似、沙石起动相似、泥石流运动相似等条件。最后,利用"5·12"汶川地震唐家山堰塞湖的溃决实测资料开展了模型设计与验证试验,结果表明模型能较好地测出洪峰峰值和峰现时间,溃决的下泄流量、溃口宽度随时间的变化过程及下游泥沙堆积状况等方面也同原型较为接近。     

乌鲁木齐河分洪工程渠首枢纽水工模型试验研究

针对新疆乌鲁木齐河分洪工程渠首枢纽布局特点,采用1∶40几何比尺建立了渠首枢纽整体模型。通过模型试验,观测和分析了各特征洪水条件下,枢纽上下游水流流态、流速分布,泄水排沙建筑物的泄流能力及下游冲刷等。通过模型试验对导墙体型和枢纽下游多种消能形式进行了多方案的比较,并最终推荐了双圆弧导墙形式,提出了取消消力池,采用钢筋笼防护段消能的建议,确定了下游消能防护的形式和范围。     

应用弹塑性理论计算尾矿坝应力及变形

采用Mohr-Coulomb模型,根据弹塑性理论分析计算散粒体材料坝-尾矿坝的应力和变形,通过某矿山尾矿坝实际工程计算,介绍了该种方法的计算原理、方法和建模过程,并根据计算结果结合实际运行情况分析得出该计算方法符合坝体实际应力和变形情况,成果合理。     

变坝坡赤泥库漫顶溃坝模型试验研究

赤泥是氧化铝厂生产排放的一种性质独特的弃渣,因颗粒极细,赤泥库一旦溃坝,具有特殊的规律。本文以某赤泥库及下游沟道为整体研究对象,采用尾矿库物理模型试验方法,对赤泥尾矿库漫顶溃坝的发展过程及其机理进行分析。其结果表明:赤泥尾矿库溃坝发展规律比较复杂,在过程上可划分为洪峰前段、洪峰段及洪峰后段,且每阶段都有接近动态平衡的趋势;较大的坝坡变化使坝面空间上存在冲淤分区现象。最后,推导了赤泥流在下游沟道内演进的最大淹没高度计算公式,并利用模型试验资料对该公式进行了检验。     

尾矿库溃坝研究进展

总结分析了近年来国内外尾矿库溃坝致灾机理、尾砂力学性质及溃坝流体性质、溃坝影响范围和预警及防治措施等领域的研究进展。总体而言,尾矿库溃坝研究方面已积累了一定的基础和经验,然而在许多领域有待进一步深入系统的研究;尾砂不同于常规土料,相关研究目前多针对具体工程,尾砂的力学性质的系统研究有助于提升尾矿库溃坝安全评价水平;物理模型试验法和数值模拟方法是目前预测尾矿库溃坝影响范围的主要手段。指出了当前尾矿库溃坝研究及灾害防治方面的几个关键问题,建议从新试验技术、尾砂及溃坝流体性质和筑坝工艺等方面突破研究。     

尾矿坝排水管的反滤、淤堵试验研究

通过对拟用做尾矿坝排水管的透水管进行反滤、淤堵性能试验 ,确定该管侧壁滤布在尾矿砂中的反滤和淤堵特性 ,并对其用于尾矿坝坝体排水的可行性进行判定。     

面板坝溃决过程模拟计算

籍助物理模型试验，在搞清决口水流参数、面板受力状况、面板溃板特性、机理等的基础上，通过研究，本文提出了面板坝溃决过程的模拟计算方法，并结合沟后面板坝工程条件，进行了溃决过程的计算。把计算取得的各项溃坝数据与沟后的现场调查资料相比，二者相当吻合。     

洪家渡水电站面板堆石坝采料爆破

详细描述了洪家渡水电站面板堆石坝料石爆破开采设计过程,分析了料场地质条件,并通过试验研究建立了块度预报模型,给出了料石爆破参数对同类爆破工程有参考价值.     

基于颗粒流程序的加筋尾矿剪切应变带宏细观分析

为研究土工格栅加筋尾矿坝剪切带影响范围,提升尾矿坝整体稳定性,通过对不同含水率和上覆荷载的尾矿砂进行室内直剪试验,从宏细观2种不同角度分析剪切应变带的影响规律。试验结果表明:试验曲线近似呈线性增长,峰值位移出现在20~25 mm之间,上覆荷载与峰值剪切位移呈正比例关系,增长速度逐渐减缓;尾矿砂含水率为3%、7%、11%和15%,尾矿的密度等幅递减2.2%,随着含水率增大,表观黏聚力逐渐增大,界面摩擦角先增大后减小;建立颗粒流程序(PFC)模型精准定位试验箱中位移变化较大区域并进行细观无标点量测分析,剪切应变带影响距离随尾矿砂含水率增加而减小,减少量缓慢降低。     

尾矿库溃坝风险指标体系及风险评价模型研究

运用相关性分析，将与尾矿坝安全有关的参数和设计指标进行归类，建立了相互独立指标的尾矿库溃坝风险指标体系，并应用模糊理论建立了尾矿库溃坝风险评价模型。随后通过国内尾矿库专家系统对体系各指标进行的评估，结合层次分析法，得到了各指标的权重，并将指标分成4个级别，建立了分级标准，从而提出尾矿库运行期安全等级的划分方法。实例分析表明，本文建立的尾矿库溃坝风险指标体系和风险评价模型，可以应用于评估尾矿库运行期的安全等级。     

右江百色RCC重力坝坝基稳定三维地质力学模型试验研究

采用三维地质力学模型试验方法，强用强度储备与超载相结合的概念，在同一模型上完成坝基稳定的破坏试验，探讨百色重力坝河槽右侧两个非溢流坝段坝基破坏秩稳过程，机理及特征，得出了综合稳定安全度，并提出了相应的结论与建议。