[发明专利]一种生态修复尾矿坝边坡稳定性模拟试验装置及其应用

说明书

本发明涉及一种生态修复尾矿坝边坡稳定性模拟实验装置及其应用。实验装置包括：砖槽结构上设有人工降雨装置，砖槽结构内部设有监测系统，人工降雨装置上连接有温度光照复合装置，砖槽结构内部设有排水装置。利用本装置进行生态修复实验，分析植物类型、根系结构对边坡水温影响和固土作用的效果，模拟人工降雨和日照环境，设置相应检测原件测定边坡位移、应力、孔压和温度等变化环境，进行尾矿坝渗流场、温度场及坡面变形的岩土力学模型实验，经研究植物修复尾矿坝的边坡稳定性，对矿山生态修复工程的准确实施，确保矿山企业安全生产、提高生态修复效果具有重要指导意义。

技术领域

本发明涉及一种生态修复尾矿坝边坡稳定性模拟试验装置及其应用，属于矿山生态环境工程技术领域。

背景技术

随着矿业生产的快速增长，尾矿坝作为选矿厂生产设施的重要组成部分，其数量还在不断增加，尾矿坝的高度也随着矿业需求的增长而增高，尾矿坝失稳溃坝，不仅严重影响矿山本身的正常生产作业，而且会对当地工农业生产以及人民生命财产安全造成严重的威胁，因此，对尾矿坝边坡稳定性的分析及综合评价研究意义重大。传统的尾矿库模拟装置只能对单一尾矿坝结构进行模拟，无法提供多结构坝体的稳定性及生态修复效果参数。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种生态修复尾矿坝边坡稳定性模拟试验装置及其应用，利用本装置进行生态修复实验，分析植物类型、根系结构对边坡水温影响和固土作用的效果，模拟人工降雨和日照环境，设置相应检测原件测定边坡位移、应力、孔压和温度等变化环境，进行尾矿坝渗流场、温度场及坡面变形的岩土力学模型实验，经研究植物修复尾矿坝的边坡稳定性。

为解决以上问题，本发明的具体技术方案如下：一种生态修复尾矿坝边坡稳定性模拟试验装置，砖槽结构上设有人工降雨装置，砖槽结构内部设有监测系统，人工降雨装置上连接有温度光照复合装置，砖槽结构内部设有排水装置。

所述的砖槽结构为：由四个槽体组成，在第一个槽体中填筑坡角分别为30°、25°、20°或15°的尾矿坝，进行素尾矿坝边坡稳定性模型实验；在砖槽结构底部均匀装入10cm厚的碎石层，并在碎石层上方铺设透水纱布。

所述的砖槽结构中的第二、三、四槽体均填筑与第一个槽体坡角对应的尾矿坝，分别种植乔、灌、草三类植物，用来分析不同植物类型对尾矿坝边坡稳定性的影响。

所述的人工降雨装置的结构为：由水泵、长方体水箱、铝合金喷水管、水箱支架和铝合金喷水管支架组成，长方体水箱位于砖槽结构一侧，水箱上设有进水管，长方形水箱与砖槽结构通过导水管连接，铝合金喷水管支架一端分别固定在砖槽结构的四个角处，另一端向上延伸组成立方体结构，铝合金喷水管作为导水管，通过U型螺栓固定在喷水管支架上，管间间距100mm，离箱体顶部垂直距离为2m，在铝合金管体上均匀钻孔，钻孔朝正下方，孔间距为50mm，孔径为2mm，采用可调节水量大小的潜水泵作为动力装置，通过调节水泵排水量，模拟小雨、中雨、大雨、暴雨和大暴雨的降雨水量。

所述的监测系统为：在槽体结构内尾矿坝的坡脚、坡面中部和坡肩的位置安装孔隙水压力计、土压力盒、位移标和温度传感器，用于坡内水分、温度、压力及坡面位移的监测。

所述的温度光照复合装置的结构为：由盏紫外灯和盏灯暖式浴霸组成，紫外灯固定在四个尾矿坝砖槽的降雨架顶端，位于槽体上方两端；灯暖式浴霸采用275W硬质石英防爆灯泡，固定在四个槽子的降雨架顶端，每个槽体一盏灯暖式浴霸放置于槽体上方正中间。

所述的砖槽结构设置底座，每个砖槽底部设置1条带排水管阀门的PVC排水管，排水管设置坡度为2%。在排水管上打孔，用土工布-100目铜网-土工布包裹排水管，聚乙烯绳扎紧，排水管阀门在砖槽结构出口处。