本發(fā)明涉及礦山生態(tài)環(huán)境工程，具體涉及一種尾礦庫潰壩模擬實驗裝置。
背景技術：
1、對于尾礦壩壩體穩(wěn)定性分析，現(xiàn)階段礦山巖土工程領域主要還是集中在現(xiàn)場勘探、數(shù)值模擬、室內堆壩實驗等方面，但是由于現(xiàn)場勘探需要消耗眾多的人力、物力、財力，成本較高，數(shù)值模擬可以對模擬體進行理想化的分析，但需要設定相應的邊界條件和數(shù)值，具有一定的局限性，因此，室內堆壩實驗是一個可取的手段，室內堆壩實驗可以根據(jù)現(xiàn)場實際條件模擬壩體出現(xiàn)失穩(wěn)的狀態(tài)，為穩(wěn)定性歸因分析提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。
2、例如專利“202010469262.8”公開了一種尾礦庫潰壩模擬系統(tǒng)和方法，包括尾礦庫庫區(qū)、尾礦庫溝道、下游河道、供水裝置、降雨裝置和監(jiān)測裝置，尾礦庫庫區(qū)位于尾礦庫溝道的上游，尾礦庫溝道位于下游河道的上游，供水裝置用于提供尾礦庫庫區(qū)的和下游河道的上游來水，降雨裝置用來模擬降雨對尾礦庫潰壩的影響，監(jiān)測裝置用于實時監(jiān)測尾礦庫潰壩過程的流量、水質和影像的變化。
3、但是現(xiàn)有的尾礦庫實驗模擬裝置仍存在有以下缺陷：（1）不同地域環(huán)境下的尾礦庫的地貌條件不同，而現(xiàn)有的實驗模擬裝置只能對單一的尾礦庫環(huán)境進行結構模擬，而無法適應不同地域環(huán)境下尾礦庫的環(huán)境；（2）不同地貌環(huán)境下尾礦的排料口位置也不同，從而堆積在庫區(qū)內的尾礦的沉積形態(tài)也不同，從而影響浸潤線，對壩體的遷移量也會產生影響，而現(xiàn)有技術對其研究較少；（3）現(xiàn)有的模擬裝置主要側重于地表位移監(jiān)測、水位監(jiān)測以及地表要素監(jiān)測等，但是對于尾礦形狀及其內部形成的尾礦壩的形態(tài)構造，自然沉積形成的內部構造形態(tài)研究較少，缺乏對尾礦顆粒間的錯動和滑移的真實反映，無法全面了解尾礦庫內部的穩(wěn)定性和潛在風險；（4）現(xiàn)有模擬裝置對壩體、基質層和地貌之間的連接方式描述不清，難以進行多模型的適應性試驗，從而無法準確模擬不同位置、不同地質條件下尾礦庫的穩(wěn)定性。
4、基于此，研究一種尾礦庫潰壩模擬實驗裝置是必要的。
技術實現(xiàn)思路
1、鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種尾礦庫潰壩模擬實驗裝置，有效的解決了現(xiàn)有的單一地域環(huán)境模擬的局限性、排料口位置與沉積形態(tài)的影響研究不足、內部結構監(jiān)測不足以及模型連接方式不清晰的問題。
2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是：一種尾礦庫潰壩模擬實驗裝置，包括支撐架、模擬基體和監(jiān)測組件，所述模擬基體內固定有基質層，基質層上均勻開有測量孔，模擬基體的前側設有開口區(qū)，開口區(qū)處設有壩體安裝平臺，所述壩體安裝平臺的前側對接固定有溝床槽道；所述支撐架布設在模擬基體的后側，支撐架上設有降雨組件和尾礦排放組件，所述降雨組件包括水箱、排水管、噴淋頭和噴淋架，所述噴淋架平行設于模擬基體的上方，其后側滑動安裝在支撐架上，噴淋架的底部均勻固定有噴淋頭；所述水箱設在支撐架上，并通過排水管連接各噴淋頭；所述尾礦排放組件包括儲料箱和排料管，所述儲料箱設于噴淋架的上方的支撐架上，排料管轉動安裝在儲料箱底部，并與儲料箱內腔連通，排料管的輸出端延伸至模擬基體上方；所述監(jiān)測組件包括多個觀測裝置、多個位移監(jiān)測裝置以及多個流量監(jiān)測裝置，所述觀測裝置布設于模擬基體頂部，用于觀測尾礦庫潰壩過程的圖像以及尾礦庫潰壩后水沙的遷移演進圖像；所述流量監(jiān)測裝置分別布設于模擬基體和溝床槽道上，用于檢測尾礦庫潰壩前后對應點位處的水體的流量、流速和水位；所述位移監(jiān)測裝置設于壩體安裝平臺上，用于檢測尾礦庫潰壩前后壩體位移變化量。
3、進一步地，所述壩體安裝平臺上鋪設有摩擦層，用于安裝壩體結構，所述壩體安裝平臺上設有多個位移傳感器，用于檢測尾礦庫潰壩前后壩體位移變化量。
4、進一步地，所述溝床槽道的前側設置有暫存箱，所述暫存箱開口與溝床槽道的中部對應。
5、進一步地，所述噴淋架的后側固定連接滑座，在支撐架上沿左右方向固定有滑軌，滑座滑動安裝在滑軌上，以帶動噴淋架沿左右方向移動。
6、進一步地，所述噴淋頭串聯(lián)或者并聯(lián)在一起，并在與噴淋頭連接的排水管上設置有流量計和控制閥門，二者均與控制器連接，從而利用控制器對噴淋頭所模擬的降雨量進行監(jiān)控，并通過控制閥門來進行水壓調節(jié)。
7、進一步地，所述模擬基體的前側壁上還對稱開有排水孔。
8、進一步地，所述排料管的頂部輸入端通過轉套轉動安裝在儲料箱底部，并與儲料箱連通，排料管的管體迂回繞過支撐架上的滑軌后側，輸出端與模擬基體內腔對應，排料管上設置有調節(jié)閥門。
9、進一步地，所述模擬基體的基質層內均勻穿插設置多個滲流管，滲流管的排水端位于模擬基體的外側，并在排水端處設置流量傳感器。
10、上述技術方案的有益效果是：本發(fā)明提供的尾礦庫潰壩模擬實驗裝置，通過多地域地形復現(xiàn)技術、全階段多參數(shù)監(jiān)測體系和動態(tài)模擬系統(tǒng)，實現(xiàn)對不同地域環(huán)境下尾礦庫潰壩過程的高精度模擬。結合可調式降雨組件和尾礦排放組件，模擬不同降雨條件和排放口位置對尾礦庫穩(wěn)定性的影響。通過地面-鉆孔聯(lián)合探測方法刻畫尾礦庫內部結構，結合滲水管模擬地下水滲流，揭示排水能力與壩體失穩(wěn)的關聯(lián)。裝置集成多維度監(jiān)測系統(tǒng)，實時采集位移、浸潤線、流量等數(shù)據(jù)，為尾礦庫穩(wěn)定性分析提供科學依據(jù)。
11、本發(fā)明無需針對不同地域單獨調整基質層坡度，直接通過更換3d打印模型實現(xiàn)多地域尾礦庫的快速切換，顯著提高實驗靈活性和適用范圍。排料管通過轉動和滑軌移動實現(xiàn)排放口位置的多自由度調節(jié)，儲料箱可沿軌道滑動，擴大排料口覆蓋范圍，從而適配不同地貌環(huán)境下尾礦排放口位置的差異，精準模擬尾礦堆積形態(tài)對浸潤線及壩體穩(wěn)定性的影響。
12、本發(fā)明集成表面位移傳感器、浸潤線水位計、內部位移監(jiān)測單元、干灘監(jiān)測單元等，結合高清攝像頭和流量/流速傳感器，實現(xiàn)潰壩前、中、后全階段數(shù)據(jù)采集，實時獲取位移、水位、流量、沉積形態(tài)等多參數(shù)數(shù)據(jù)，揭示潰壩機理，為失穩(wěn)歸因提供定量依據(jù)。
1.一種尾礦庫潰壩模擬實驗裝置，其特征在于：包括支撐架、模擬基體和監(jiān)測組件，所述模擬基體內固定有基質層，基質層上均勻開有測量孔，模擬基體的前側設有開口區(qū)，開口區(qū)處設有壩體安裝平臺，所述壩體安裝平臺的前側對接固定有溝床槽道；所述支撐架布設在模擬基體的后側，支撐架上設有降雨組件和尾礦排放組件，所述降雨組件包括水箱、排水管、噴淋頭和噴淋架，所述噴淋架平行設于模擬基體的上方，其后側滑動安裝在支撐架上，噴淋架的底部均勻固定有噴淋頭；所述水箱設在支撐架上，并通過排水管連接各噴淋頭；所述尾礦排放組件包括儲料箱和排料管，所述儲料箱設于噴淋架的上方的支撐架上，排料管轉動安裝在儲料箱底部，并與儲料箱內腔連通，排料管的輸出端延伸至模擬基體上方；所述監(jiān)測組件包括多個觀測裝置、多個位移監(jiān)測裝置以及多個流量監(jiān)測裝置，所述觀測裝置布設于模擬基體頂部，用于觀測尾礦庫潰壩過程的圖像以及尾礦庫潰壩后水沙的遷移演進圖像；所述流量監(jiān)測裝置分別布設于模擬基體和溝床槽道上，用于檢測尾礦庫潰壩前后對應點位處的水體的流量、流速和水位；所述位移監(jiān)測裝置設于壩體安裝平臺上，用于檢測尾礦庫潰壩前后壩體位移變化量。
2.根據(jù)權利要求1所述的尾礦庫潰壩模擬實驗裝置，其特征在于：所述壩體安裝平臺上鋪設有摩擦層，用于安裝壩體結構，所述壩體安裝平臺上設有多個位移傳感器，用于檢測尾礦庫潰壩前后壩體位移變化量。
3.根據(jù)權利要求1所述的尾礦庫潰壩模擬實驗裝置，其特征在于：所述溝床槽道的前側設置有暫存箱，所述暫存箱開口與溝床槽道的中部對應。
4.根據(jù)權利要求1所述的尾礦庫潰壩模擬實驗裝置，其特征在于：所述噴淋架的后側固定連接滑座，在支撐架上沿左右方向固定有滑軌，滑座滑動安裝在滑軌上，以帶動噴淋架沿左右方向移動。
5.根據(jù)權利要求1所述的尾礦庫潰壩模擬實驗裝置，其特征在于：所述噴淋頭串聯(lián)或者并聯(lián)在一起，并在與噴淋頭連接的排水管上設置有流量計和控制閥門，二者均與控制器連接，從而利用控制器對噴淋頭所模擬的降雨量進行監(jiān)控，并通過控制閥門來進行水壓調節(jié)。
6.根據(jù)權利要求1所述的尾礦庫潰壩模擬實驗裝置，其特征在于：所述模擬基體的前側壁上還對稱開有排水孔。
7.根據(jù)權利要求1所述的尾礦庫潰壩模擬實驗裝置，其特征在于：所述排料管的頂部輸入端通過轉套轉動安裝在儲料箱底部，并與儲料箱連通，排料管的管體迂回繞過支撐架上的滑軌后側，輸出端與模擬基體內腔對應，排料管上設置有調節(jié)閥門。
8.根據(jù)權利要求1所述的尾礦庫潰壩模擬實驗裝置，其特征在于：所述模擬基體的基質層內均勻穿插設置多個滲流管，滲流管的排水端位于模擬基體的外側，并在排水端處設置流量傳感器。