1.一种尾矿坝渗流场相似模拟试验系统的试验方法,其特征在于,以弗劳德相似准则(Fr)p=(Fr)m设计模型,其中p、m为下标,分别代表原型和模型,(Fr)p为原型弗劳德数,(Fr)m为模型弗劳德数,包括以下步骤:(1)选取待模拟尾矿坝的垂直剖面;
(2)根据该尾矿坝的相关资料绘出该剖面的原型二维图;
(3)选择运动粘度比尺λv=1、根据原型规模选取长度比尺λl,并根据弗劳德相似准则推导出渗流速度比尺 渗流量比尺(4)根据所选λl绘制该剖面的模型二维图;
(5)根据模型二维图制作相似模拟试验系统:包括尾矿坝模型和辅助结构,尾矿坝模型包括初期坝和后期坝,辅助结构包括试验台、外边框、测压管;尾矿坝模型设置于试验台上;
尾矿坝模型被外边框四面围挡,被围挡的四面是底面、后期坝一侧面及两个横断面,初期坝一侧面及顶面不进行围挡;测压管间隔垂直排布在尾矿坝模型中,且位于同一个横断面上;
所述尾矿坝模型由分层注水筑坝法建造而成;制作模型的外边框,外边框选用有机玻璃材料,裁出模型边框的前后两面、底面、左立面,将这四个平面用胶粘牢;在外边框的前面的有机玻璃的左边和底边粘上纸尺,建立直角坐标系;将外边框固定在试验台上,安装时保证外边框不倾斜;在外边框的前面的有机玻璃内侧,从坐标原点开始,等间距设置测压管;测压管的下端口用纱布缠住,下端口顶在外边框的底面;测压管的高度不能小于水位线高度;在外边框的左立面的水位线位置安装溢流管,使注水时水位线保持恒定;在外边框的左立面的水位线的上方位置安装供液管,通过水泵供水;在模型的右下侧安装一支漏斗,下方放置量筒;
(6)打开水泵、供液管阀门,向尾矿坝模型内均匀注水,加至与水位线齐平,齐平后开始计时,每隔一段固定时间t记录量筒读数vn,并用相机拍摄测压管水位以记录所有测压管在同一时间的水位值hni,其中n=1,2,3…,n,代表记录的次数,i=1,2,3…,i,代表测压管的编号;
(7)模型数据计算:根据上一步记录的数据计算模型渗流量 并求取平均值 根据渗流量计算模型渗流速度 并求取平均值 计算测压管水位平均
值 式中b是模型的厚度;
(8)原型数据处理:根据渗流量比尺求得原型渗流量 根据渗流速度比
尺求得原型渗流速度 根据长度比尺求得原型坝体内各位置水位高度
根据以上数据绘制原型浸润线位置图,其中 是试验中测压管测出尾矿坝在该位置的水位。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤(2)中二维图中包括:初期坝几何形状、各级子坝几何形状、干滩位置、水位线位置,且尾矿坝底边的长度为坝高的4-5倍。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述步骤(3)中λl取30-100。
4.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述步骤(6)中,时间t为5分钟,并连续记录2小时。