尾矿库排洪系统结构仿真APP助力尾矿库本质安全
责任编辑:Destern     时间:2024-02-24     来源:转载于:https://news.simwe.com/geo/6703.html
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1、背景介绍
  尾矿库作为重大危险源之一,在国际灾害事故排名中位列第18位,根据中国钼业2019年8月刊《中国尾矿库溃坝与泄漏事故统计及成因分析》的统计,在46起尾矿库泄漏事故中,由于排洪设施导致的尾矿泄漏事故占比高达1/3,给人民生命和财产安全造成了巨大损失。
2015年至2020年五年间,不少于4座尾矿库发生了排洪系统坍塌事故,甚至引发了次生重大突发环境事件,数十万人民的正常生活受到影响。

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  《尾矿库安全规程GB39496-2020》中明确指出,“尾矿库排洪构筑物应进行结构计算,结构计算应满足相应水工建筑物设计规范要求,排水井还应满足 GB 50135 的相关要求”。目前尾矿库排洪系统结构计算依据的主要资料为《尾矿设施设计参考资料》,专用计算软件尚为空白。这主要是由于尾矿专业、结构专业、数值仿真模拟等多专业的融合知识体系庞杂,工程经验依赖性强。
云道智造基于自主通用多物理场仿真PaaS平台Simdroid(伏图),对排水井、排水斜槽、涵管、隧洞等多种排洪系统结构,开展了计算模块定制与功能开发,为尾矿设计人员更加科学、可靠地进行结构选型与配筋设计提供了有效手段。将复杂的框架式排水井有限元仿真流程进行APP封装,设计工程师使用封装的仿真APP,只需输入形状和材料参数,无需考虑建模流程及仿真细节,就可轻松掌握框架式排水井受力状态。尾矿库排洪系统结构仿真APP的使用,大幅度降低了排洪系统结构计算的专业技术门槛,提高了设计与现行规范的融合水平。

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2、尾矿库排洪系统结构仿真解决方案
  本文以6柱框架式排水井为例,对尾矿库排洪系统结构仿真软件的计算流程进行介绍。
(1)参数设置与荷载生成
根据界面引导输入必要的材料参数和几何参数,点击“确定”按钮后,程序会将所有数据传递给荷载计算模块和内力计算模块。参数设置界面引导清晰、概念明确、用户操作感受十分良好。

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  用户可根据需求自定义或选择默认荷载进行工况组合,陆续开展拱板、基础、井座筒壁、盖板封堵、地基承载力、抗倾覆和抗浮验算。
荷载计算模块会自动生成排水井建成未蓄水、建成未投产已蓄水、尾矿堆积至排水井顶部、尾矿堆积至排水井最终标高等关键工况的各种荷载结果。用户可根据实际需求进行默认值的引用和自定义设置。

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(2)基于概率极限状态设计理论的排水井承载能力极限状态计算
  根据框架式排水井的受力特点,程序内置拱板、井座、底板、盖板、框架的内力计算和配筋、抗倾覆验算、抗浮验算、地基承载力验算等计算模块,各计算模块默认配置荷载组合工况及荷载分项系数,以满足现行规范的设计需求,用户也可根据实际需求进行自定义荷载组合。
用户在完成基本参数和荷载工况的设置后,程序内部自动将参数传递给各个计算模块,用户只需要点击计算按钮,界面即可输出对应计算过程及最终结果。

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(3)辅助功能助力工程设计成果梳理
  尾矿库排洪系统结构仿真APP具备的计算书生成功能,旨在为工程人员提供便捷的成果梳理工具支持计算书的预览、自定义模板设定及导出。工程师可以轻松生成、查看并调整计算结果,确保其符合项目要求和格式规范。此外,该功能的灵活性和友好性大大提高了工作效率,使工程文档的管理和呈现变得更为专业和高效。
  目前,本仿真APP已被成功应用在200m级新建尾矿库的排洪设施初步设计中。仿真平台与行业专业算法的融合,不仅提高了软件的适用性和有效性,还使得仿真技术更加贴合实际工程应用,为行业带来创新和效率的提升。

3、行业算法结合仿真工具,助力智慧矿山本质安全
  在矿山数字孪生建设中,数值模拟仿真工具可以精确地模拟矿山的复杂工况和环境,助力设计优化和运维安全,减少风险并提高效率。利用仿真手段能够提前识别安全隐患,如边坡失稳、浸润线过高、排洪系统结构危险受力等,提前制定有效的预防措施。仿真工具可有效降低工程试错成本和风险,基于持续的监测和评估支持,提供科学的决策依据,保障智慧矿山本质安全。

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来源:转载于:https://news.simwe.com/geo/6703.html

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