本发明专利技术涉及一种尾矿库的堆溃坝模拟装置，用于解决现有技术中的堆溃坝物理模拟装置存在难以综合在各种不同的自然条件以及不同工况下对于尾矿库溃坝进行模拟的问题。包括：地震模拟系统、库体模拟组件、降雨模拟系统和信息采集系统，能够模拟地震、强降雨、洪水漫顶、排渗失效等极端条件，以及多种灾害耦合的情形；通过模型试验和数值研究，探究不同条件下尾矿库成灾行为演化过程和成灾特性，通过重构不同坝体，从而了解不同坝体结构的抗灾特性，揭示库容、材料特性、结构形式、极端条件、库周地形等因素对尾矿库成灾模式的影响,为尾矿坝加高和防护提供理论基础，对细粒化高尾矿库的研究具有重要意义。研究具有重要意义。研究具有重要意义。
【技术实现步骤摘要】
一种尾矿库的堆溃坝模拟装置
[0001]本专利技术涉及矿山岩土工程
，尤其是涉及一种尾矿库的堆溃坝模拟装置。
技术介绍
[0002]尾矿库是金属非金属矿山三大生产设施之一。我国现有8869座尾矿库，目前大多数尾矿库都已达到或接近设计容量而面临闭库，因此许多矿山企业后期面临新建尾矿库问题。但国家应急管理部在2020年印发的《防范化解尾矿库安全风险工作方案》明确要求：自2020年起，在保证紧缺或战略性矿产矿山正常生产建设开发的前提下，全国尾矿库数量原则上只减不增。同时，由于新建尾矿库费用高、审批严格，征地、搬迁困难，环保要求高，且受地形及规划限制而难以找到合适库址，所以最大限度利用现有尾矿库并对其加高扩容的方法研究势在必行。然而，随着尾矿库加高扩容，其灾害隐患也将会更加突出，溃坝风险更大。尾矿库溃坝相应的研究涉及到土力学、水力学和泥沙动力学等相关学科的交叉领域，这为尾矿库溃坝研究带来了难度，同时，在尾矿库溃坝过程中，尾矿坝可能会发生多次垮塌失稳，使得溃坝过程更加复杂。
[0003]尾矿库的溃坝往往是多个因素共同作用的结果，就其本质而言，是由于外界环境的影响（尾矿坝增高加载、地震、降雨、洪水等），使尾矿库中应力场和渗流场发生变化，从而导致尾矿坝的破坏失稳，主要包括渗流场直接诱发尾矿坝失稳、尾矿坝坝基失稳导致尾矿库溃坝、洪水漫顶导致尾矿坝坡失稳而溃坝以及地震作用下导致尾矿库溃坝等。然而，目前对不同条件下尾矿库成灾行为演化过程、尾矿库失稳破坏机理研究缺乏。因此，探究不同条件下尾矿库成灾行为演化过程和成灾特性，通过重构不同坝体，从而了解不同坝体结构的抗灾特性，揭示库容、材料特性、结构形式、极端条件、库周地形等因素对尾矿库成灾模式的影响，为尾矿坝加高和防护提供理论基础，对细粒化高尾矿库的研究具有重要意义。
[0004]目前，研究尾库矿常常采用搭建物理模型的方式，经济成本低，研究效率高，然而，现有技术中的堆溃坝物理模拟装置存在难以综合在各种不同的自然条件以及不同工况下对于尾矿库溃坝进行模拟的问题。
技术实现思路
[0005]针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种地震作用下尾矿库破坏机理研究的模型装置及方法，用于解决现有技术中的堆溃坝物理模拟装置存在难以综合在各种不同的自然条件以及不同工况下对于尾矿库溃坝进行模拟的问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供的一种尾矿库的堆溃坝模拟装置，包括：地震模拟系统、库体模拟组件、降雨模拟系统和信息采集系统，所述地震模拟系统包括底座、水平振动台、竖直振动台、气源发生装置、水平振动气囊和竖直振动气囊，所述水平振动台与所述底座直线滑动连接，所述水平振动气囊的第一端固定安装在所述底座上，所述水平振动气囊的第二端与所述水平振动台固定连接，所述水平振动气囊的振动方向与所述水平振动台的滑动方向一致，所述水平振动台上设有多组竖直振动气囊，所述竖直振动气囊上架设有
竖直振动台，所述水平振动气囊和所述竖直振动气囊均与所述气源发生装置连通；所述库体模拟组件设置在所述竖直振动台上，所述库体模拟组件用于模拟尾矿库。
[0007]所述降雨系统包括降雨喷头、连接杆、移动板和直线驱动件，所述底座上设有支撑架，所述连接杆的第一端通过球副铰接在所述支撑架上，所述移动板上开有通孔，所述连接杆从所述通孔中穿过，所述降雨喷头和所述连接杆的第二端固定连接，多组所述降雨喷头平行均匀布置，所述直线驱动件的安装座与所述移动板铰接，所述直线驱动件的推动端铰接在所述支撑架上，两组所述直线驱动件互相垂直布置；所述信息采集系统用于采集实验过程中的数据信息。
[0008]可选地，所述库体模拟组件包括转动平台、坝体、库区和坡体，所述坝体、所述库区和所述坡体设置在所述转动平台上，所述转动平台通过旋转机构与所述竖直振动台转动连接，所述坝体用于模拟尾矿库坝，所述库区模拟尾矿水砂堆积区，所述坡体设置在所述库区周围模拟山体。
[0009]可选地，所述气源发生装置包括振动电机和缸体和活塞，所述振动电机和所述缸体设置在所述底座上，所述活塞和所述缸体直线滑动配合，所述振动电机通过传动组件带动所述活塞在所述缸体中做往复运动，所述活塞和所述缸体之间形成一个容积可变的空腔，所述空腔通过管道与所述水平振动气囊和所述竖直振动气囊相连。
[0010]可选地，所述水平振动气囊和所述竖直振动气囊形状结构相同，所述水平振动气囊包括气囊主体和振动弹簧，所述振动弹簧设置在所述气囊主体内部。
[0011]可选地，所述旋转机构包括旋转电机、旋转支撑轴承和驱动齿轮，所述旋转支撑轴承的轴承内圈与所述转动平台固定连接，所述旋转支撑轴承的轴承外圈与所述竖直振动台固定连接，所述旋转电机固定安装在所述竖直振动台上，所述旋转电机的输出轴与所述驱动齿轮同轴固定连接，所述驱动齿轮与所述轴承内圈的内齿互相啮合。
[0012]可选地，所述直线驱动件为电动推杆。
[0013]可选地，所述支撑架上设有支撑座，两组所述支撑座对立平行设置，所述移动板设置在两组支撑座之间，所述支撑座上设置有条形孔，所述移动板上设有支撑杆，所述支撑杆穿过所述条形孔并能在所述条形孔中自由移动。
[0014]可选地，所述信息采集系统包括倾角传感器、孔隙水压力传感器、应力传感器、湿度传感器、位移传感器和拍摄机构，若干所述倾角传感器、所述孔隙水压力传感器、所述应力传感器、所述湿度传感器和所述位移传感器设置所述坝体的不同位置，所述拍摄机构设置在所述安装架上。
[0015]可选地，所述拍摄机构包括滑块、伸缩杆、高速摄像机安装座、转动推杆和高速摄像机，所述滑块与所述支撑架直线滑动连接，所述伸缩杆与所述滑块固定连接，所述伸缩杆的伸缩端与所述高速摄像机安装座球副铰接，所述高速摄像机固定安装在所述高速摄像机安装座上，所述转动推杆一端铰接在所述伸缩杆的推杆上，所述转动推杆的另一端与所述高速摄像机安装座铰接，至少两组所述转动推杆绕所述伸缩杆轴线布置。
[0016]可选地，还包括增压泵，所述增压泵与所述降雨喷头通过管道连接。
[0017]如上所述，本专利技术的一种尾矿库的堆溃坝模拟装置，至少具有以下有益效果：1.能够模拟地震、强降雨，洪水漫顶、排渗失效等极端条件，以及多种灾害耦合的
或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。
[0027]本实施例中，请参阅图1
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图6，本专利技术提供一种尾矿库的堆溃坝模拟装置包括: 地震模拟系统3、库体模拟组件4、降雨模拟系统2和信息采集系统，所述地震模拟系统3包括底座312、水平振动台303、竖直振动台304、水平振动气囊302和竖直振动气囊301，所述水平振动台303与所述底座312直线滑动连接，可以在底座312上设置多条滑轨，所述水平振动台303和所述滑轨滑动配合；也可在所述底座312上开设滑槽，所述水平振动台30本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种尾矿库的堆溃坝模拟装置，其特征在于，包括:地震模拟系统，所述地震模拟系统包括底座、水平振动台、竖直振动台、气源发生装置、水平振动气囊和竖直振动气囊，所述水平振动台与所述底座直线滑动连接，所述水平振动气囊的第一端固定安装在所述底座上，所述水平振动气囊的第二端与所述水平振动台固定连接，所述水平振动气囊的振动方向与所述水平振动台的滑动方向一致，所述水平振动台上设有多组竖直振动气囊，所述竖直振动气囊上架设有竖直振动台，所述水平振动气囊和所述竖直振动气囊均与所述气源发生装置连通；库体模拟组件，所述库体模拟组件设置在所述竖直振动台上，所述库体模拟组件用于模拟尾矿库；降雨模拟系统，所述降雨系统包括降雨喷头、连接杆、移动板和直线驱动件，所述底座上设有支撑架，所述连接杆的第一端通过球副铰接在所述支撑架上，所述移动板上开有通孔，所述连接杆从所述通孔中穿过，所述降雨喷头和所述连接杆的第二端固定连接，多组所述降雨喷头平行均匀布置，所述直线驱动件的安装座与所述移动板铰接，所述直线驱动件的推动端铰接在所述支撑架上，两组所述直线驱动件互相垂直布置；信息采集系统，所述信息采集系统用于采集实验过程中的数据信息。2.根据权利要求1所述的尾矿库的堆溃坝模拟装置，其特征在于：所述库体模拟组件包括转动平台、坝体、库区和坡体，所述坝体、所述库区和所述坡体设置在所述转动平台上，所述转动平台通过旋转机构与所述竖直振动台转动连接，所述坝体用于模拟尾矿库坝，所述库区模拟尾矿水砂堆积区，所述坡体设置在所述库区周围模拟山体。3.根据权利要求1所述的尾矿库的堆溃坝模拟装置，其特征在于：所述气源发生装置包括振动电机和缸体和活塞，所述振动电机和所述缸体设置在所述底座上，所述活塞和所述缸体直线滑动配合，所述振动电机通过传动组件带动所述活塞在所述缸体中做往复运动，所述活塞和所述缸体之间形成一个容积可变的空腔，所述空腔通过管道与所述水平振动气囊和所述竖直振动气囊相连。4.根据权利要求1所述的尾矿库的堆溃坝模拟装置，其特征在于：所...
【专利技术属性】
技术研发人员：许汉华，刘文连，眭素刚，徐鹏飞，雍伟勋，李泽江，王帮团，韩鹏伟，姬琦，保瑞，樊亚红，李鹏，李淼，安家金，成词峰，
申请(专利权)人：中国有色金属工业昆明勘察设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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