[发明专利]一种地震作用下尾矿库失稳破坏模拟装置及实验方法

权利要求书

1.一种地震作用下尾矿库失稳破坏模拟装置，其特征在于，包括:

底座，

所述底座上设有水平振动台，所述水平振动台与所述底座直线滑动连接；

振动组件，

所述振动组件包括水平振动气囊和竖直振动气囊，所述水平振动气囊的第一端固定安装在所述底座上，所述水平振动气囊的第二端与所述水平振动台固定连接，所述水平振动气囊的振动方向与所述水平振动台的滑动方向一致，所述水平振动台上设有多组竖直振动气囊，所述竖直振动气囊上架设有竖直振动台，所述水平振动气囊和所述竖直振动气囊形状结构相同，所述水平振动气囊包括气囊主体和振动弹簧，所述振动弹簧设置在所述气囊主体内部；

动力转化系统，

所述动力转化系统包括振动电机、缸体和活塞，所述振动电机和所述缸体固定安装在所述水平振动台上，所述活塞和所述缸体直线滑动配合，所述振动电机通过传动组件带动所述活塞在所述缸体中做往复运动，所述活塞和所述缸体之间形成一个容积可变的空腔，所述水平振动气囊和所述竖直振动气囊通过管道与所述空腔相连；

气源分配器，

所述气源分配器的进气主管与所述空腔连接，所述水平振动气囊和所述竖直振动气囊通过气囊管道与所述气源分配器的出气支管相连，所述气囊管道上设置控制阀；

库体模拟组件，

所述库体模拟组件设置在所述竖直振动台上，所述库体模拟组件与所述竖直台通过旋转机构转动连接；

信息采集系统，

所述信息采集系统用于采集所述库体模拟组件上的坝体数据信息，所述信息采集系统包括倾角传感器、孔隙水压力传感器、应力传感器、湿度传感器、位移传感器和高速摄像机，若干所述倾角传感器、所述孔隙水压力传感器、所述应力传感器、所述湿度传感器和所述位移传感器设置所述坝体的不同位置，所述高速摄像机正对所述库体模拟组件。

2.根据权利要求1所述的地震作用下尾矿库失稳破坏模拟装置，其特征在于：还包括稳压气囊，所述稳压气囊固定安装在所述水平振动台上，所述稳压气囊与所述气源分配器的出气支管通过管道连接。

3.根据权利要求1所述的地震作用下尾矿库失稳破坏模拟装置，其特征在于：所述库体模拟组件包括转动平台、坝体、库区和坡体，所述坝体、所述库区和所述坡体设置在所述转动平台上，所述坝体用于模拟尾矿库坝，所述库区模拟尾矿水砂堆积区，所述坡体设置在所述库区周围模拟山体。

4.根据权利要求3所述的地震作用下尾矿库失稳破坏模拟装置，其特征在于：所述旋转机构包括旋转电机、旋转支撑轴承和驱动齿轮，所述旋转支撑轴承的轴承内圈与所述转动平台固定连接，所述旋转支撑轴承的轴承外圈与所述竖直振动台固定连接，所述旋转电机固定安装在所述竖直振动台上，所述旋转电机的输出轴与所述驱动齿轮同轴固定连接，所述驱动齿轮与所述轴承内圈的内齿互相啮合。

5.根据权利要求1所述的地震作用下尾矿库失稳破坏模拟装置，其特征在于：所述传动组件包括曲轴和连杆，所述曲轴与所述振动电机传动连接，所述连杆的第一端与所述曲轴的连杆轴颈转动连接，所述连杆的第二端与所述活塞铰接。

6.根据权利要求5所述的地震作用下尾矿库失稳破坏模拟装置，其特征在于：所述曲轴包括曲柄，所述曲柄沿旋转的径向设有多个轴颈安装孔，所述连杆轴颈穿过其中一个所述轴颈安装孔固定安装在所述曲柄上。

7.一种地震作用下尾矿库失稳破坏模拟的实验方法，其特征在于：适用于权利要求2-6任一所述的地震作用下尾矿库失稳破坏模拟装置，包括如下步骤：

S波模拟步骤：打开联通所述水平振动气囊的所述出气支管上阀门，启动所述振动电机，通过所述振动电机带动所述活塞往复运动，使得所述空腔中气压发生周期性变化，从而驱动所述水平振动气囊发生周期性规律振动，所述水平振动气囊带动所述水平振动台在所述底座上往复振动，根据实验需要旋转所述库体模拟组件，模拟不同角度的输入的S波；

P波模拟步骤：打开联通所述竖直振动气囊的所述出气支管上阀门，启动所述振动电机，通过所述振动电机带动所述活塞往复运动，使得所述空腔中气压发生周期性变化，从而驱动所述竖直振动气囊发生周期性规律振动，所述竖直振动气囊带动所述竖直振动台上下往复振动，当所有所述竖直振动气囊同时振动，模拟震源在尾矿库底部的情形；当单个所述竖直振动气囊振动时，模拟单一方向输入的P波；

L波模拟步骤：结合S波模拟步骤和P波模拟步骤，所述水平振动气囊和所述竖直振动气囊同时振动，模拟在同时存S波和P波的复杂情形。