一种基于上游边界条件的尾矿库渗流计算的优化方法技术

本发明专利技术公开了一种基于上游边界条件的尾矿库渗流计算的优化方法，该优化方法包括以下步骤：S1、获取尾矿库的基础数据，并基于该基础数据建立渗流计算模型；S2、基于定水头边界线确定尾矿库的渗流计算上游边界条件范围；S3、依据渗流计算上游边界条件范围添加渗流计算上游边界条件；S4、计算尾矿库渗流，并分析计算得到尾矿库浸润面的空间分布。本发明专利技术考虑了放矿水对浸润面位置的影响，更合理地确定了尾矿库入渗边界，使计算结果与实际测定值更为接近。近。近。

【技术实现步骤摘要】
一种基于上游边界条件的尾矿库渗流计算的优化方法


[0001]本专利技术涉及矿山施工
，具体来说，涉及一种基于上游边界条件的尾矿库渗流计算的优化方法。

技术介绍

[0002]尾矿库是一种特殊的工业建筑物，它是矿山三大基础性工程之一。迄今为止，世界上正在使用的各类尾矿库超过2万座，而我国就有近万座。尾矿库的运营状况不仅涉及到矿山自身的生产安全和经济效益，而且与库区下游居民的生命财产及周边环境息息相关。许多尾矿库的地理位置十分重要，有的位于大江、大湖、重要水源地上游，有的位于重要公交设施上游，甚至有的在密集的居民区上游，一旦坝体塌垮就会造成重大的人员伤亡和财产损失，并产生严重的环境污染。因此尾矿库是矿山重要的生产设施，同时又是重要的危险源。由于尾矿库工程失事，造成严重危害的事例屡见不鲜。随着工业的发展，尾矿库的数量越来越多，坝体堆积也越来越高，因此尾矿坝的安全问题越来越重要。
[0003]众所周知，尾矿库内的渗流状态是影响尾矿库坝体稳定的重要因素之一。同时在尾矿库的安全稳定分析中发现，大多数尾矿库的溃坝事故与坝体浸润面位置过高有直接关系。因此，正确分析尾矿库渗流场特性，准确模拟分析出渗流浸润面（线）位置，是对尾矿库的坝坡稳定、坝体静动力进行分析的前提条件，同时也对尾矿库的设计、施工以及后期的运行管理也至关重要。
[0004]在尾矿库渗流计算中，模拟的尾矿库浸润面空间位置是否接近实际，其中一个关键影响因素就是渗流计算边界条件的设定，尤其是上游边界条件的确定。目前，常用的渗流计算中确定上游边界条件的方法是采用尾矿库内沉积滩水面分布作为渗流计算的上游边界条件，此种方法由于未考虑放矿水影响，会导致渗流计算中确定的浸润面位置较实际位置偏低，其原因是尾矿库在坝顶位置放置放矿管，持续向库内排放尾矿浆，在矿浆流向库尾的过程中，将有部分水分在干滩位置下渗至坝体内，从而影响库内浸润面位置的空间分布。因此，提出研究一种更合理的确定渗流计算边界条件的方法，对于准确模拟分析浸润面空间分布非常重要。
[0005]在现有方法的基础上，本专利技术提出了一种基于上游边界条件的尾矿库渗流计算的优化方法。同时，经过多项工程实例的对比验证，采用新方法模拟的浸润面空间分布与实际情况更为吻合。

技术实现思路

[0006]针对相关技术中的问题，本专利技术提出一种基于上游边界条件的尾矿库渗流计算的优化方法，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
[0007]为此，本专利技术采用的具体技术方案如下：一种基于上游边界条件的尾矿库渗流计算的优化方法，该优化方法包括以下步骤：
S1、获取尾矿库的基础数据，并基于该基础数据建立渗流计算模型；S2、基于定水头边界线确定尾矿库的渗流计算上游边界条件范围；S3、依据渗流计算上游边界条件范围添加渗流计算上游边界条件；S4、计算尾矿库渗流，并分析计算得到尾矿库浸润面的空间分布。
[0008]进一步的，所述获取尾矿库的基础数据，并基于该基础数据建立渗流计算模型包括以下步骤：S11、获取尾矿库的基础设计资料数据；S12、在有限元分析软件中利用基础设计资料数据建立尾矿库的三维数值计算模型；其中，所述三维数值计算模型为模拟堆积标高达到实际运行高程时的尾矿库而建立。
[0009]进一步的，所述尾矿库的基础设计资料数据包括初期坝和堆坝的坝高、内外边坡坡比、平台宽度、设计正常水位值、实际运行水位线位置、实际水位高程值、尾矿库的地形条件、初期坝筑坝材料、库内尾砂的容重、黏聚力、内摩擦角的物理力学参数及渗透系数。
[0010]进一步的，所述渗流计算上游边界条件范围由定水头边界线一和定水头边界线二共同圈定。
[0011]进一步的，所述基于定水头边界线确定尾矿库的渗流计算上游边界条件范围包括以下步骤：S21、依据尾矿库的实际运行水位高程值确定定水头边界线一；S22、依据实际运行水位高程值和实际运行水位线位置确定定水头边界线二；S23、利用定水头边界线一及定水头边界线二共同圈定得到渗流计算上游边界条件的范围。
[0012]进一步的，所述依据尾矿库的实际运行水位高程值确定定水头边界线一包括以下步骤：S211、依据所述尾矿库的基础数据获取尾矿库的实际水位高程值；S212、做高程与实际水位高程值相同的水平面，得到水平面一；S213、分析得到水平面一与尾矿库尾部山体地形的相交线，该相交线即为尾矿库的定水头边界线一。
[0013]进一步的，所述依据实际运行水位高程值和实际运行水位线位置确定定水头边界线二包括以下步骤：S221、依据所述尾矿库的基础数据获取尾矿库的实际运行水位线位置；S222、依据所述实际运行水位线位置，得到其与尾矿库现状滩顶的距离L；S223、对干滩长度进行折减，将所述实际运行水位线向尾矿库现状滩顶方向平移一段距离D，即得到定水头边界线二，其中平移距离D的计算公式如下：。
[0014]进一步的，所述利用定水头边界线一及定水头边界线二共同圈定得到渗流计算上游边界条件的范围包括以下步骤：利用所述定水头边界线一及定水头边界线二在水平面一上共同圈定出一个闭合区域，该闭合区域即为所需确定的尾矿库渗流计算上游边界条件的范围。
[0015]进一步的，所述依据渗流计算上游边界条件范围添加渗流计算上游边界条件包括以下步骤：在所述渗流计算上游边界条件的范围内添加上游水头，且水头值为实际运行水位高程值。
[0016]进一步的，所述计算尾矿库渗流，并分析计算得到尾矿库浸润面的空间分布包括以下步骤：S41、在所述三维数值计算模型中添加渗流计算上游边界条件；S42、利用有限元分析软件进行尾矿库渗流计算，并分析计算得到尾矿库浸润面的空间分布。
[0017]本专利技术的有益效果为：本专利技术考虑了放矿水对浸润面位置的影响，使计算结果与实际测定值更为接近。通过对大量实际尾矿库工程进行渗流计算，结合工程现场实测浸润线数据的对比验证，使用本专利技术方法确定的渗流计算边界条件，能更趋于真实的模拟放矿水对浸润面的影响，分析计算所得浸润面空间位置更准确，更接近实际测定值，尤其在考虑尾矿库坝体稳定的关键区域（坝顶及坝坡）近乎与实测值重合。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1是根据本专利技术实施例的一种基于上游边界条件的尾矿库渗流计算的优化方法的流程示意图；图2是根据本专利技术实施例的一种基于上游边界条件的尾矿库渗流计算的优化方法的原理示意图。
[0020]图中：1、实际运行水位线；2、实际运行滩顶线；3、定水头边界线一；4、定水头边界线二；5、水平面一；D、平移距离。
具体实施方式
[0021]为进一步说明各实施例，本专利技术提供有附图，这些附图为本专利技术揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于上游边界条件的尾矿库渗流计算的优化方法，其特征在于，该优化方法包括以下步骤：S1、获取尾矿库的基础数据，并基于该基础数据建立渗流计算模型；S2、基于定水头边界线确定尾矿库的渗流计算上游边界条件范围；S3、依据渗流计算上游边界条件范围添加渗流计算上游边界条件；S4、计算尾矿库渗流，并分析计算得到尾矿库浸润面的空间分布。2.根据权利要求1所述的一种基于上游边界条件的尾矿库渗流计算的优化方法，其特征在于，所述获取尾矿库的基础数据，并基于该基础数据建立渗流计算模型包括以下步骤：S11、获取尾矿库的基础设计资料数据；S12、在有限元分析软件中利用基础设计资料数据建立尾矿库的三维数值计算模型；其中，所述三维数值计算模型为模拟堆积标高达到实际运行高程时的尾矿库而建立。3.根据权利要求1所述的一种基于上游边界条件的尾矿库渗流计算的优化方法，其特征在于，所述尾矿库的基础设计资料数据包括初期坝和堆坝的坝高、内外边坡坡比、平台宽度、设计正常水位值、实际运行水位线位置、实际水位高程值、尾矿库的地形条件、初期坝筑坝材料、库内尾砂的容重、黏聚力、内摩擦角的物理力学参数及渗透系数。4.根据权利要求1所述的一种基于上游边界条件的尾矿库渗流计算的优化方法，其特征在于，所述渗流计算上游边界条件范围由定水头边界线一和定水头边界线二共同圈定。5.根据权利要求4所述的一种基于上游边界条件的尾矿库渗流计算的优化方法，其特征在于，所述基于定水头边界线确定尾矿库的渗流计算上游边界条件范围包括以下步骤：S21、依据尾矿库的实际运行水位高程值确定定水头边界线一；S22、依据实际运行水位高程值和实际运行水位线位置确定定水头边界线二；S23、利用定水头边界线一及定水头边界线二共同圈定得到渗流计算上游边界条件的范围。6.根据权利要求5所述的一种基于上游边界条件的尾矿库渗流计算的优化方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张力霆，马文君，杨金行，张少雄，刘雅帆，王惠卿，周玎，李光兆，韩超，朱永涛，李鑫，李保琦，梅生启，任锦朝，张荣伟，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：发明
国别省市：