本文關(guān)鍵詞：尾砂流滑沖擊特性研究

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【摘要】：大型壩體的失穩(wěn)和潛在失效破壞問(wèn)題嚴(yán)重影響著人類生命及財(cái)產(chǎn)安全,并對(duì)環(huán)境造成長(zhǎng)期的影響。尾礦壩筑壩材料顆粒特征明顯使得壩體相比其它類型的存蓄結(jié)構(gòu)(如水壩、土石壩)的穩(wěn)定性差,在汛期極易引發(fā)潰壩事故。本文首先從宏觀運(yùn)動(dòng)和微觀力學(xué)角度出發(fā),進(jìn)行了尾礦庫(kù)潰決過(guò)程描述和尾礦泥石流流變控制分析;同時(shí)以某選礦廠尾礦庫(kù)潰壩事故為工程背景,將暴雨引發(fā)的尾礦潰壩視為流體的大變形流動(dòng),對(duì)尾砂的流滑特點(diǎn)和以及相關(guān)影響因素進(jìn)行了室內(nèi)模型試驗(yàn)研究;此外基于LS-DYNA內(nèi)嵌光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)(SPH)模塊完成了三維尾砂潰壩流對(duì)下游構(gòu)筑物的沖擊過(guò)程模擬;最后建立潰壩后果評(píng)價(jià)模型,對(duì)案例尾礦庫(kù)潰壩事故后果的嚴(yán)重度完成了評(píng)價(jià)分析。主要研究?jī)?nèi)容如下:1)模型試驗(yàn)中,潰決尾砂流呈現(xiàn)波浪式演進(jìn)規(guī)律,具有明顯的“龍頭”、“龍身”和“龍尾”連續(xù)陣流特性,沖擊應(yīng)力曲線隨時(shí)間呈現(xiàn)鋸齒波形分布。粗顆粒尾砂較細(xì)顆粒尾砂對(duì)下游的沖擊容易出現(xiàn)二次沖擊,尾砂的平均粒徑越大,尾砂料槽內(nèi)剩余尾砂高度越小;綜合宏觀破壞和經(jīng)濟(jì)成本,溝床坡度越緩,流滑尾砂沖擊破壞越小,相同筑壩高度下的尾礦庫(kù)有效庫(kù)容越小;溝床摩阻系數(shù)越小,下游構(gòu)筑物峰值液面高度越大,連續(xù)陣流特性越明顯;隨著攔阻高度增大,尾砂流在下游的沖擊力峰值和沖擊高度峰值呈線性遞減分布,而攔阻壩后尾砂貯存率呈現(xiàn)線性遞增。2)引入無(wú)網(wǎng)格粒子計(jì)算理論,結(jié)合室內(nèi)模型試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果,對(duì)比證實(shí)了SPH仿真程序在流體大變形問(wèn)題求解的良好適用性,同時(shí)也為SPH引入潰壩尾砂流的仿真計(jì)算提供了新思路;此外,基于SPH仿真環(huán)境完成了尾砂流沖擊下游構(gòu)筑物時(shí)各物理變量的時(shí)程變化規(guī)律研究;通過(guò)優(yōu)化砂流粘度系數(shù),數(shù)值計(jì)算精度有一定提升,使數(shù)值模型盡量接近真實(shí)情形。3)基于潰壩災(zāi)害后果評(píng)價(jià)機(jī)制,參考已有潰壩數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)對(duì)事故尾礦庫(kù)潰壩后果的嚴(yán)重度評(píng)價(jià)分析;同時(shí)依據(jù)山地泥石流的流動(dòng)特性和力學(xué)性質(zhì),提出一系列潰壩泥石流災(zāi)害的防治措施。
【學(xué)位授予單位】：江西理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TV649

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本文編號(hào)：1193140