尾矿库溃坝泥石流冲击力及防护措施试验研究

作     者：郑仕超 

作者单位：石家庄铁道大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张力霆;朱永涛

授予年度：2018年

学科分类：081902[工学-矿物加工工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 0837[工学-安全科学与工程] 

主      题：尾矿库 冲击力 淹没深度 拦挡坝 模型试验 

摘      要：尾矿库是一种用以储存金属或非金属尾矿的特殊场所。作为一种高势能的人造坝体,尾矿库是矿山工程的重大危险源。我国尾矿库多依山而建,下游不乏住宅区、农田、河道和其他重要设施,尾矿库一旦溃坝,会严重威胁人员生命财产安全,对环境也会造成灾难性后果。因此,开展尾矿库溃坝泥石流灾害研究至关重要。作为表征泥石流破坏特性的冲击力、淹没深度和流速,通过试验与模拟获得其一系列规律能为防灾减灾提供重要参考。本文模型的建立参照某尾矿库。采用模型试验和数值模拟相结合的方法,开展不同工况下的尾矿库溃坝泥石流试验,对泥石流冲击力、淹没深度和流速进行研究。对比分析不同工况的结果,得到冲击力、淹没深度和流速的分布规律和变化规律。对比不同工况,得出较优的防灾减灾方案。具体取得的成果如下:(1)依据水流相似和泥砂相似理论,对尾矿库溃坝三维模型进行设计和制作,依据相似理论选取模型砂。(2)在所建立的三维试验平台上,依次设置不同高度和位置的拦挡坝,对不同高度和位置拦挡坝的冲击力进行测量,通过对比分析得到了拦挡坝高度和位置对冲击力的影响规律。(3)在所建立的三维试验平台上,依次设置不同高度和位置的拦挡坝,对不同高度和位置拦挡坝的淹没深度进行测量,通过对比分析得到了拦挡坝高度和位置对淹没深度的影响规律。(4)依据实测资料,建立尾矿库溃坝三维数学模型,利用试验数据对数学模型进行验证。利用验证后的模型对泥石流流速分布进行了研究,得到了拦挡坝高度对泥石流流速的影响规律。