基于MIDAS/GTS的尾礦庫三維滲流分析

王少軍 丁東彥

(蘭州有色冶金設計研究院有限公司)

基于MIDAS/GTS的尾礦庫三維滲流分析

王少軍 丁東彥

(蘭州有色冶金設計研究院有限公司)

為了較為真實地模擬實際地形條件對尾礦壩滲流場的影響，采用MIDAS/GTS軟件自帶的地形生成器導入實際地形，建立了二維、三維有限元模型，對實際工程滲流場進行了數值模擬，并計算出了浸潤線的位置。結果表明，由于地形條件的限制，導致簡化的二維模型的計算結果與實際監測值相差較大，而三維模型的計算結果與實際監測值基本吻合。

MIDAS/GTS 滲流分析 有限元模型

尾礦庫是一種具有高勢能的人造泥石流危險源，隨著礦山工業的發展，我國尾礦庫的數量越來越多，壩體的堆積也越來越高，隨之而來的是危庫、險庫、病庫也逐漸增加。通過對已有的尾礦庫事故進行調查分析可知，大多數潰壩事故與壩體浸潤線過高密切相關。尾礦庫大多依山而建，地形比較復雜，導致尾礦庫的滲流是一個比較復雜的三維空間問題，但目前工程設計中均將其簡化為平面問題進行二維分析處理。由于復雜多變的地形條件對尾礦庫滲流場的影響很大，導致簡化的二維數值模型無法有效模擬尾礦庫的真實滲流場，因此，為了更真實地反映尾礦庫的滲流特性，采用大型有限元軟件MIDAS/GTS對尾礦庫進行三維滲流數值分析。

1 尾礦庫三維滲流有限元分析方法

1.1 基本方程

(1)

式中，H為水頭函數；kx、ky、kz分別為x、y、z方向的滲透系數。

1.2 邊界條件

根據滲流區域幾何邊界上的水力性質，邊界條件可分為水頭邊界條件和流量邊界條件2種[2]，分別定義如下