[发明专利]一种降雨作用下尾矿坝漫坝模拟实验装置及实验方法

权利要求书

1.一种降雨作用下尾矿坝漫坝模拟实验装置，其特征在于：包括水循环及静水荷载施加系统（A）、模拟降雨系统（B）、水平度控制系统（C）、模拟库区系统（D），所述水循环及静水荷载施加系统（A）分别与模拟降雨系统（B）、模拟库区系统（D）相连，水循环及静水荷载施加系统（A）和模拟库区系统（D）之间通过给水管（8）连接；模拟库区系统（D）放置在水平度控制系统（C）上；

所述水循环及静水荷载施加系统（A）包括循环水箱（1）、潜水泵（2）、溢水管（3）、水头水箱（4）、溢水槽（5）、水头水箱给水制动阀（6），所述循环水箱（1）与水头水箱（4）连接，循环水箱（1）与水头水箱（4）之间设有水头水箱给水制动阀（6），循环水箱（1）内设有潜水泵（2），水头水箱（4）外侧设有溢水槽（5），溢水槽（5）上设有溢水管（3），溢水管（3）伸入循环水箱（1）内；

所述模拟降雨系统（B）包括降雨喷头（13），所述循环水箱（1）与降雨喷头（13）之间通过橡胶管连接，橡胶管上面设置有降雨制动阀（12）；

所述水平度控制系统（C）包括水平度控制基座（14），水平度控制基座（14）上设有横向卡尺（15）和纵向卡尺（16），水平度控制基座（14）的四角上设有脚螺旋（17）；

所述模拟库区系统（D）包括一透明箱体，透明箱体内中部设有坝体模型（22），坝体模型（22）上设有滤网（20），透明箱体靠近给水管（8）一端内设有碱水（19），碱水（19）中设有消能球（18），透明箱体另一端设有回水过滤槽（23），回水过滤槽（23）与回水管（11）相连并连接到循环水箱（1）上。

2.根据权利要求1所述的降雨作用下尾矿坝漫坝模拟实验装置，其特征在于：所述给水管（8）一端连接水头水箱（4），另一端连接模拟库区系统（D）的透明箱体，给水管（8）上设置有水荷载总制动阀（7）、流量表（9）和微控阀（10）。

3.根据权利要求1所述的降雨作用下尾矿坝漫坝模拟实验装置，其特征在于：所述降雨喷头（13）设置在模拟库区系统之上，并覆盖其2/3的库面积。

4.根据权利要求1所述的降雨作用下尾矿坝漫坝模拟实验装置，其特征在于：所述滤网（20）浸有酚酞，依据过水断面流速在坝顶设置不同数量的滤网（20）。

5.根据权利要求1所述的降雨作用下尾矿坝漫坝模拟实验装置，其特征在于：所述消能球（18）集中布置在给水管（8）附近。

6.根据权利要求1所述的降雨作用下尾矿坝漫坝模拟实验装置，其特征在于：所述坝体模型（22）包括坝顶、可伸缩上游坡（24）、和可伸缩下游坡（27）；所述可伸缩上游坡（24）和可伸缩下游坡（27）分别通过第一转轴（25）和第二转轴（26）固定在坝顶上。

7.根据权利要求6所述的降雨作用下尾矿坝漫坝模拟实验装置，其特征在于：所述坝顶、可伸缩上游坡（24）和可伸缩下游坡（27）均为有机玻璃。

8.根据权利要求6或7所述的降雨作用下尾矿坝漫坝模拟实验装置的实验方法，其特征在于：包括过水断面形状实验和降雨条件模拟实验，其中过水断面形状实验步骤如下：

1）打开给水制动阀（6），关闭降雨制动阀（12），调节脚螺旋（17）使得横向卡尺（15）和纵向卡尺（16）的气泡居中；

2）将坝体模型（22）放置在模拟库区系统的透明箱体中，调节可伸缩上游坡（24）和可伸缩下游坡（27）的长度，通过第一转轴（25）和第二转轴（26）调节可伸缩上游坡（24）和可伸缩下游坡（27）的坡度；

3）根据过水断面流速在坝顶布置滤网（20）；

4）测量每个浸有酚酞的滤网（20）的过水断面长度和中间高度，并根据其间隔距离，绘制沿着坝肩方向的过水断面的总体形状；

降雨条件模拟实验步骤如下：

1）关闭给水制动阀（6），打开降雨制动阀（12）；

2）将用实际尾矿材料制成的尾矿坝放置在模拟库区系统的透明箱体中，将孔隙水压力传感器（21）插入尾矿坝中；

3）记录孔隙水压力传感器（21）的数据，用数码相机记录溃口形成初期的形状，以及扩展情况。