一种模拟尾矿液化的实验装置的制作方法

本发明涉及矿山岩土工程领域，特别涉及一种模拟尾矿液化的实验装置，主要用来在室内模拟尾矿的振动液化过程。

背景技术：

尾矿是矿石磨细并选取有用组分后所排放的物质，尾矿坝是为了将尾矿有序的储存而堆筑成的坝体。我国是一个多地震国家，地震区域分布广泛，地震频繁，而尾矿颗粒较细，比重较大，亲水性弱，饱和疏松尾矿具有非常敏感的不稳定结构，在动荷载条件下强度低，动剪应力比变化范围小，地震时更易发生液化现象，导致尾矿坝产生流滑破坏，造成较大的人员伤亡和环境灾难。尾矿所承受的总应力包括孔隙水压力和有效应力两部分，尾矿液化的过程就是尾矿中孔隙水压力不断增加，有效应力不断减小的过程。鉴于尾矿坝液化危害的严重性，需要对振动作用下尾矿的液化机制和破坏过程进行深入探索，并采取措施降低液化发生的可能性。模拟实验的基本原理是根据物理现象的规律，用模型实验来模拟原型结构的实际工作情况，再根据模型试验的结果来反推原型结构的某些特性，模拟实验作为研究原型结构特征的重要手段已广泛应用于各个领域。本发明是一个模拟尾矿液化的实验装置，该装置可以再现尾矿振动液化的过程，记录液化过程中的超静孔隙水压力和振动加速度的变化情况。

技术实现要素：

本发明作为一种模拟实验装置，目的在于得到地震作用下尾矿坝的加速度响应、超静孔压累积与消散以及土体沉降特征的规律性认识，为揭示尾矿坝的振动液化机理，提出抗液化措施提供实验依据。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种模拟尾矿液化的实验装置，包括橡胶垫，承台，限位装置，滑块，导轨，振动台台面，模型箱，海绵，刚性固定联轴器，伺服液压机，频率调节器，振幅调节器，加速度传感器和孔压传感器。

所述橡胶垫置于承台下部，通过膨胀螺丝将承台和橡胶垫固定于混凝土地面，以减小承台振动对地面的冲击。

所述模型箱的侧壁材料为透明有机玻璃，有机玻璃之间通过强力胶粘接，模型箱内壁用环氧树脂粘贴海绵以吸收侧向边界反射波，模型箱底部用环氧树脂粘贴土工布以增加和箱内尾矿的摩擦力。

所述振动台台面为钢板，钢板边界超出模型箱底部100mm，振动台台面通过刚性固定联轴器与伺服液压机联结。

所述振动台台面与刚性固定联轴器、伺服液压机处于同一水平面，以保证输入振动力不产生弯矩。

所述导轨共两条，导轨与限位装置固定，两条导轨处于同一水平面且相互平行。

所述限位装置为钢块，共四个，钢块与承台之间通过螺栓进行固定。

所述滑块为钢块，滑块通过螺栓固定在振动台台面下部，滑块底部为凹槽形状，凹槽槽面涂有润滑剂并与导轨接触，滑块在导轨上进行水平往返滑动。

所述加速度传感器中有一个固定于振动台台面，用以记录输入振动加速度，其余加速度传感器埋设于模型箱内不同深度。

所述孔压传感器埋设于模型箱内同一垂直面上不同深度处。

所述伺服液压机通过螺栓固定在承台台面上，频率调节器和振幅调节器通过导线和伺服液压机连接，分别控制伺服液压机的振动频率和振幅。

附图说明

图 1 为本发明的剖面示意图。

图 2 为本发明的俯视示意图。

图中：1橡胶垫，2承台，3限位装置，4滑块，5导轨，6振动台台面，7模型箱，8海绵，9刚性固定联轴器，10伺服液压机，11频率调节器，12振幅调节器，13加速度传感器，14孔压传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例，在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

如图1、图2所示一种模拟尾矿液化的实验装置，包括1橡胶垫、2承台、3限位装置、4滑块、5导轨、6振动台台面、7模型箱、8海绵、9刚性固定联轴器、10伺服液压机、11频率调节器、12振幅调节器、13加速度传感器和14孔压传感器。

所述模型箱7是一个上端敞口的容器，模型箱7的侧壁为透明有机玻璃，有机玻璃之间通过强力胶进行粘结。振动台台面6为钢板，钢板边界超出模型箱7底部100mm，模型箱7与振动台台面6之间打孔并用螺杆固定在一起，缝隙处用防水密封胶进行密封。在模型箱7的内壁用环氧树脂粘贴50mm厚的海绵8以吸收侧向边界反射波，在模型箱7的底部用环氧树脂粘贴土工布以增大尾矿和模型箱7底部的摩擦力。

所述橡胶垫1位于承台2的底部，通过膨胀螺丝将承台2和橡胶垫1固定于混凝土地面，以达到减缓振动冲击的目的。

先将导轨5的两端分别焊接到限位装置3的相同部位，后将限位装置3通过螺栓固定于承台2的台面上，以保证两根导轨5共面且相互平行。

所述滑块4为钢块，钢块通过螺栓固定在振动台台面6的下部，滑块4底部为凹槽形状，在凹槽槽面涂抹润滑剂并置于导轨5上，使滑块4能够在在导轨5上进行水平往返滑动。

所述伺服液压机10在进行安装时，用螺栓将其底座固定在承台2的台面上，并使伺服液压机10的动力输出轴与振动台台面6处于同一水平面，以保证振动作用沿水平方向，伺服液压机10与振动台台面6之间用刚性固定联轴器9联结。所述频率调节器11和振幅调节器12通过导线和伺服液压机10相连接，分别控制伺服液压机10的振动频率和振幅。

所述加速度传感器13中有一个固定于振动台台面6，用以记录输入振动加速度，其余加速度传感器13埋设于模型箱7内不同深度。所述孔压传感器14埋设于模型箱7内同一垂直面上的不同深度。

实验前需在模型箱7内制备饱和尾矿，先在模型箱里注入一定量的纯水，然后将尾矿从模型箱7上方均匀地自由洒落，若尾矿表层出现不均匀情况，及时用刮板对尾矿层表面进行平整，每次操作控制水面在尾矿表面以上100mm左右，制样完成后，静置24小时后再进行振动。