Page 111 - 2024年第55卷第6期

为研究尾矿库溃坝过程坝体内部孔隙压力变化，首先进行坝体渗流分析，得出尾矿库在洪水工况
下排渗失效时的坝体浸润线 ［１８］ ，然后基于渗流场进行坝体抗滑稳定分析，得出坝体最危险滑动面与贯
穿整个坡面且安全系数较小的滑动区域。据此在坝体内部沿主沟剖面埋设了 ６个微型孔隙水压力传感
器，传感器量程为 ０～１０ｋＰａ，测量精度为 ５Ｐａ，数据采集时间间隔为 １０ｓ，具体布置如图 ２、图 ３
所示。

图 ２ 孔隙水压力传感器位置分布图（单位：ｃｍ）

图 ３ 孔隙水压力传感器埋设位置图
＝ ９０ 。在保证模型与原型稳定状
２．３ 相似条件 根据试验室场地尺寸，选定模型试验的几何比尺为 λ Ｌ
态相似、渗流场相似（计算与实测浸润线对比见图 ２）以及满足安全状态相同的限制条件下，考虑到后
续需进行的尾矿库溃坝泥石流模型试验，所选模型砂还应满足沉降相似、挟砂能力相似以及起动相似
等条件，按 Ｂｕｃｋｉｎｇｈａｍ π定理导出了各物理量之间的相似关系如表 １所示。

表 １ 坝体溃决物理模型比尺
模型比尺 几何比尺 颗粒容重 安全系数 重力加速度 内摩擦角 黏聚力 中值粒径 时间比尺
１?２
Ｌ ρ ｓ Ρ Ｆ ｇ φ Ρ λ ω
＝
＝ λ
表达式 λ Ｌ ＝ Ρ λ ρ ＝ λ Ｆ ＝ Ρ ＝ １ λ ｇ ＝ Ρ ＝ １ λ φ ＝ ＝ １ λ ｃ λ Ｌ λ ρ ｓ λ ｄ ＝ ( ) λ ｔ 槡 Ｌ
Ｌ Μ ｓ ρ ｓ Μ Ｆ Μ ｇ Μ φ Μ λ γ－ γ
ｓ
注：表中 λ为比尺，下标为 Ｐ的为原型值，下标为 Ｍ的为模型值。
２．４ 试验材料 按照原型尾矿砂的各项基本参数，
结合相似比尺，试验选取华能上安电厂的粉煤灰作
为模型砂并进行物性分析，经筛选后的粉煤灰（模
型砂）由 玻 璃 微 珠 细颗 粒粉 煤灰构 成，呈 浅 灰 色，
颗粒密度和级配适中，化学性质稳定。其级配曲线
如图 ４所示，土粒的中值粒径为 ０．０５６ｍｍ。
通过试验测试粉煤灰的抗剪指标及其物理力学
图 ４ 模型砂的颗粒级配曲线
３
＝ ２．３６ｇ?ｃｍ ，干
性能，得到粉煤灰的颗粒密度 ρ ｓ Μ
３
＝ １．０８ｇ?ｃｍ ，黏聚力 ｃ ＝ ０．０８ｋＰａ ，内摩擦角 φ ′ ＝ ２８° 。由原型砂与粉煤灰试样的试验数据可
密度 ρ ｄ Ρ Μ Ｍ
＝ ＝
得 λ ｓ ρ ｓ Ρ ? ρ ｓ Μ ＝ １．１８，λ ＝ φ ? φ ＝ １．０２，λ ｃ ＝ ｃ?ｃ ＝ ９５，基本满足表 １所列的比尺关系（ λ ＝ １，λ ｃ
ρ φ Ρ Μ Ρ Μ φ
— ７ ３ ７ —