CN112861219A - 一种尾矿坝渗透弱水面水压楔劈作用模型的验证方法 - Google Patents

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CN112861219A CN202110061856.XA CN202110061856A CN112861219A CN 112861219 A CN112861219 A CN 112861219A CN 202110061856 A CN202110061856 A CN 202110061856A CN 112861219 A CN112861219 A CN 112861219A
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Abstract

本发明提供了一种尾矿坝渗透弱水面水压楔劈作用模型的验证方法，该渗透弱面水压楔劈作用模型通过数值试验处理、室内模型试验处理和土工离心模型试验处理这三种不同的试验方式对该渗透弱面水压楔劈作用模型进行有效性的验证，其能够准确地判断出该渗透弱面水压楔劈作用模型对水压楔劈效应的检测灵敏度和有效性，从而保证该渗透弱面水压楔劈作用模型的模拟预测正确性。

Description

一种尾矿坝渗透弱水面水压楔劈作用模型的验证方法
技术领域
本发明涉及水力尾矿坝工程的技术领域，特别涉及一种尾矿坝渗透弱水面水压楔劈作用模型的验证方法。
背景技术
水力劈裂是尾矿坝工程中人们最为关注，同时也是最有争议的问题之一。水力劈裂会导致大坝防渗体的破坏从而造成灾难性的后果。水库的蓄水压力能否在心墙的上游表面造成裂缝，进而形成集中渗水的通道并导致大坝的破坏，时至今日在工程和学术界仍有疑问和争论。为了准确地确定水力尾矿坝中水力劈裂的发生状态，可通过构建相应的渗透弱面水压楔劈作用模型对该水力劈裂的发生状态进行分析预测，但是该分析预测结果的准确性决定于该渗透弱面水压楔劈作用模型的有效性，而目前并没有对该渗透弱面水压楔劈作用模型的有效性进行准确验证的方式。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种尾矿坝渗透弱水面水压楔劈作用模型的验证方法，该渗透弱面水压楔劈作用模型的验证方法包括如下步骤：步骤S1，获取关于尾矿坝的水平向渗透弱面状态信息，并根据该水平向渗透弱面状态信息构建该渗透弱面水压楔劈作用模型；步骤S2，对该渗透弱面水压楔劈作用模型进行关于数值试验处理、室内模型试验处理和土工离心模型试验处理中的至少一者，以获得相应模型验证结果；步骤S3，根据该模型验证结果，判断该渗透弱面水压楔劈作用模型与所述尾矿坝的匹配度；步骤S4，根据该匹配度的判断处理，确定该渗透弱面水压楔劈作用模型的有效性；可见，该渗透弱面水压楔劈作用模型通过数值试验处理、室内模型试验处理和土工离心模型试验处理这三种不同的试验方式对该渗透弱面水压楔劈作用模型进行有效性的验证，其能够准确地判断出该渗透弱面水压楔劈作用模型对水压楔劈效应的检测灵敏度和有效性，从而保证该渗透弱面水压楔劈作用模型的模拟预测正确性。
本发明提供一种尾矿坝渗透弱水面水压楔劈作用模型的验证方法，其特征在于，所述渗透弱面水压楔劈作用模型的验证方法包括如下步骤：
步骤S1，获取关于尾矿坝的水平向渗透弱面状态信息，并根据所述水平向渗透弱面状态信息构建所述渗透弱面水压楔劈作用模型；
步骤S2，对所述渗透弱面水压楔劈作用模型进行关于数值试验处理、室内模型试验处理和土工离心模型试验处理中的至少一者，以获得相应模型验证结果；
步骤S3，根据所述模型验证结果，判断所述渗透弱面水压楔劈作用模型与所述尾矿坝的匹配度；
步骤S4，根据所述匹配度的判断处理，确定所述渗透弱面水压楔劈作用模型的有效性；
进一步，在所述步骤S1中，获取关于尾矿坝的水平向渗透弱面状态信息，并根据所述水平向渗透弱面状态信息构建所述渗透弱面水压楔劈作用模型具体包括，
步骤S101，获取关于尾矿坝的水压力增量与劈裂渗透压力之间的关联状态信息，并根据所述关联状态信息，确定所述尾矿坝对应的水平渗透弱面存在状态；
步骤S102，根据所述水平渗透弱面存在状态，确定所述尾矿坝对应的墙心竖直方向应力状态；
步骤S103，根据所述尾矿坝对应的墙心竖直方向应力状态，构建形成所述渗透弱面水压楔劈作用模型；
进一步，在所述步骤S101中，获取关于尾矿坝的水压力增量与劈裂渗透压力之间的关联状态信息，并根据所述关联状态信息，确定所述尾矿坝对应的水平渗透弱面存在状态具体包括，
步骤S1011，获取所述尾矿坝在水压力增量变化过程中，所述劈裂渗透压力对应的压力梯度变化状态，以此确定所述关联状态信息；
步骤S1012，根据所述关联状态信息，计算确定所述尾矿坝与水接触的一侧面上水平渗透弱面分布数量、水平渗透弱面沿竖直方向的分布密度和水平渗透弱面相互之间的缝隙宽度中的至少一者，以作为所述水平渗透弱面存在状态；
或者，
在所述步骤S102中，根据所述水平渗透弱面存在状态，确定所述尾矿坝对应的墙心竖直方向应力状态具体包括，
根据所述水平渗透弱面存在状态对应的水平渗透弱面分布数量、水平渗透弱面沿竖直方向的分布密度和水平渗透弱面相互之间的缝隙宽度中的至少一者，计算所述尾矿坝与水接触的一侧面上的墙心竖直方向应力的矢量分布状态；
或者，
在所述步骤S103中，根据所述尾矿坝对应的墙心竖直方向应力状态，构建形成所述渗透弱面水压楔劈作用模型具体包括，
从所述墙心竖直方向应力状态，确定所述尾矿坝与水接触的一侧面上的墙心竖直方向应力的矢量分布状态，并根据所述矢量分布状态构建得到所述渗透弱面水压楔劈作用模型；
进一步，在所述步骤S2中，对所述渗透弱面水压楔劈作用模型进行关于数值试验处理、室内模型试验处理和土工离心模型试验处理中的至少一者，以获得相应模型验证结果具体包括，
通过下面A、B和C三者中的至少一者来获得相应模型验证结果：
A、基于构建压实粘土和堆石体相结合的模拟结构、并进行有限元计算分析来实现所述数值试验处理；
B、基于预设水力劈裂试验装置来实现所述室内模型试验处理；
C、基于预设土工离心模型箱装置来实现所述土工离心模型试验处理；
进一步，在所述步骤S2中，基于构建压实粘土和堆石体相结合的模拟结构、并进行有限元计算分析来实现所述数值试验处理具体包括，
步骤A1，通过压实粘土和堆石体共同组成满足预设渗透系数条件的模拟结构，并确定所述模拟结构对应的透水边界状态、以及顶部和底部的位移状态；
步骤A2，根据所述透水边界状态以及所述顶部和底部的位移状态对所述模拟结构进行关于流固耦合的有限元计算分析，以得到关于所述模拟结构在水压力作用下的墙心参数；
步骤A3，根据所述墙心参数，确定所述模拟结构在预定数值水压力作用下对应渗透初期孔压场和渗透初期孔压梯度；
进一步，在所述步骤S2中，基于预设水力劈裂试验装置来实现所述室内模型试验处理具体包括，
步骤B1、构建包括压力源系统、试样侧面与顶面压力控制系统、渗水压力控制系统、排水量测系统和水力劈裂裂缝与量测系统的所述预设水力劈裂试验装置；
步骤B2、通过所述压力源系统调整、所述试样侧面与顶面压力控制系统、所述渗水压力控制系统和所述排水量测系统对模拟尾矿坝心墙施加不同的应力和变形作用，并通过所述水力劈裂裂缝与量测系统获取所述模拟尾矿坝心墙进行水力劈叉状态示踪观测；
步骤B3、根据所述水力劈叉状态示踪观测的结果，确定所述模拟尾矿坝心墙对应水力劈裂裂缝发生位置和水力劈裂裂缝缝尺寸；
进一步，在所述步骤S2中，基于预设土工离心模型箱装置来实现所述土工离心模型试验处理具体包括，
步骤C1，构建包括依次相邻的上游支撑箱、混合土样和下游支撑箱的所述预设土工离心模型箱装置，并指示所述预设土工离心模型箱装置中的离心机模拟水库的蓄水条件以使水流依次流过所述上游支撑箱、所述混合土样和所述下游支撑箱；
步骤C2，通过所述预设土工离心模型箱装置的孔压传感器，分别获取所述上游支撑箱和所述下游支撑箱在所述模拟水库的蓄水条件过程中的孔压状态数据；
步骤C3，根据所述孔压状态数据，确定初始渗透弱面的长度与试样发生水力劈裂的水位之间的关系；
进一步，在所述步骤S3中，根据所述模型验证结果，判断所述渗透弱面水压楔劈作用模型与所述尾矿坝的匹配度具体包括，
步骤S301A，获取下面a、b和c三者中的至少一者，
a、所述数值试验处理得到的关于所述模拟结构在水压力作用下的墙心参数；
b、所述室内模型试验处理得到的关于模拟尾矿坝心墙对应水力劈裂裂缝发生位置和水力劈裂裂缝缝尺寸；
c、所述土工离心模型试验处理得到的初始渗透弱面的长度与试样发生水力劈裂的水位之间的关系；
步骤S302A，对上述a、b和c三者中的至少一者与所述尾矿坝的实际水力渗透状态进行匹配度计算处理，以获得所述匹配度；
或者，
在所述步骤S3中，根据所述模型验证结果，判断所述渗透弱面水压楔劈作用模型与所述尾矿坝的匹配度具体包括，
步骤S301B，构建混淆矩阵，所述混淆矩阵中的模型验证结果至少包括下述三类，其中第一类为模拟结构在水压力作用下的墙心参数，第二类为室内模型试验处理得到的关于模拟尾矿坝心墙对应水力劈裂裂缝发生位置和水力劈裂裂缝尺寸，第三类为土工离心模型试验处理得到的初始渗透弱面的长度与试样发生水力劈裂的水位之间的关系；
所述混淆矩阵中的所述尾矿坝的实际参数至少包括所述尾矿坝的实际水力渗透状态；
步骤S302B，根据下面公式(1)，计算得到所述模拟结构在水压力作用下的墙心参数与所述尾矿坝的实际水力渗透状态的匹配度x
Figure BDA0002902982370000061
在上述公式(1)中，ξ为所述模拟结构在水压力作用下的墙心参数与所述尾矿坝的实际水力渗透状态的匹配度，m为混淆矩阵中像元总数，p为混淆矩阵的行数，aii为混淆矩阵中第i行i列的像元数，ai∧为混淆矩阵模拟结构结果中的墙心参数的像元总数，a∧i为混淆矩阵实际状态结果中的墙心参数的像元总数；
步骤S303B，根据下面公式(2)，计算所述室内模型试验处理得到的关于模拟尾矿坝心墙对应水力劈裂裂缝发生位置和水力劈裂裂缝尺寸与所述尾矿坝的实际水力渗透状态的匹配度z
Figure BDA0002902982370000062
在上述公式(2)中，ζ为裂缝位置和裂缝尺寸与所述尾矿坝的实际水力渗透状态的匹配度，n为混淆矩阵中像元总数，q为混淆矩阵的行数，bjj为混淆矩阵中第j行j列的像元数，bj∧为混淆矩阵模拟结构结果中的裂缝位置和裂缝尺寸的像元总数，b∧j为混淆矩阵实际状态结果中的裂缝位置和裂缝尺寸的像元总数
步骤S304B，根据下面公式(3)，计算所述土工离心模型试验处理得到的初始渗透弱面的长度与试样发生水力劈裂的水位之间的关系与所述尾矿坝的实际水力渗透状态的匹配度V
Figure BDA0002902982370000071
在上述公式(3)中，
Figure BDA0002902982370000073
为初始渗透弱面的长度和试样发生水力劈裂的水位与所述尾矿坝的实际水力渗透状态的匹配度，w为混淆矩阵中像元总数，r为混淆矩阵的行数，ckk为混淆矩阵中第k行k列的像元数，ck∧为混淆矩阵模拟结构结果中的初始渗透弱面的长度和试样发生水力劈裂的水位的像元总数，c∧k为混淆矩阵实际状态结果中的初始渗透弱面的长度和试样发生水力劈裂的水位的像元总数；
步骤S305B，根据下面公式(4)，计算获得所述渗透弱面水压楔劈作用模型与所述尾矿坝的匹配度的综合匹配度s
Figure BDA0002902982370000072
在上述公式(4)中，σ为所述综合匹配度，μ1，μ2和μ3分别为预设权重系数，ξ为墙心参数与所述尾矿坝的实际水力渗透状态的匹配度，ζ为裂缝位置和裂缝尺寸与所述尾矿坝的实际水力渗透状态的匹配度，
Figure BDA0002902982370000074
为初始渗透弱面的长度和试样发生水力劈裂的水位与所述尾矿坝的实际水力渗透状态的匹配度；
进一步，在所述步骤S4中，根据所述匹配度的判断处理，确定所述渗透弱面水压楔劈作用模型的有效性具体包括，
步骤S401，将所述匹配度与预设匹配度阈值进行大小判断处理，以获得匹配度判断结果；
步骤S402，若所述匹配度判断结果，指示所述匹配度大于或者等于所述预设匹配度阈值，则确定所述渗透弱面水压楔劈作用模型具有有效性；
步骤S403，若所述匹配度判断结果，指示所述匹配度小于所述预设匹配度阈值，则确定所述渗透弱面水压楔劈作用模型不具有有效性；
进一步，在所述步骤S403中还包括，若确定所述渗透弱面水压楔劈作用模型不具有有效性，则对所述渗透弱面水压楔劈作用模型中的渗透弱面水压楔劈评价参数进行调整处理。
相比于现有技术，该渗透弱面水压楔劈作用模型的验证方法包括如下步骤：步骤S1，获取关于尾矿坝的水平向渗透弱面状态信息，并根据该水平向渗透弱面状态信息构建该渗透弱面水压楔劈作用模型；步骤S2，对该渗透弱面水压楔劈作用模型进行关于数值试验处理、室内模型试验处理和土工离心模型试验处理中的至少一者，以获得相应模型验证结果；步骤S3，根据该模型验证结果，判断该渗透弱面水压楔劈作用模型与所述尾矿坝的匹配度；步骤S4，根据该匹配度的判断处理，确定该渗透弱面水压楔劈作用模型的有效性；可见，该渗透弱面水压楔劈作用模型通过数值试验处理、室内模型试验处理和土工离心模型试验处理这三种不同的试验方式对该渗透弱面水压楔劈作用模型进行有效性的验证，其能够准确地判断出该渗透弱面水压楔劈作用模型对水压楔劈效应的检测灵敏度和有效性，从而保证该渗透弱面水压楔劈作用模型的模拟预测正确性。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种尾矿坝渗透弱水面水压楔劈作用模型的验证方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅图1，为本发明实施例提供的一种尾矿坝渗透弱水面水压楔劈作用模型的验证方法的流程示意图。该渗透弱面水压楔劈作用模型的验证方法包括如下步骤：
步骤S1，获取关于尾矿坝的水平向渗透弱面状态信息，并根据该水平向渗透弱面状态信息构建该渗透弱面水压楔劈作用模型；
步骤S2，对该渗透弱面水压楔劈作用模型进行关于数值试验处理、室内模型试验处理和土工离心模型试验处理中的至少一者，以获得相应模型验证结果；
步骤S3，根据该模型验证结果，判断该渗透弱面水压楔劈作用模型与该尾矿坝的匹配度；
步骤S4，根据该匹配度的判断处理，确定该渗透弱面水压楔劈作用模型的有效性。
优选地，在该步骤S1中，获取关于尾矿坝的水平向渗透弱面状态信息，并根据该水平向渗透弱面状态信息构建该渗透弱面水压楔劈作用模型具体包括，
步骤S101，获取关于尾矿坝的水压力增量与劈裂渗透压力之间的关联状态信息，并根据该关联状态信息，确定该尾矿坝对应的水平渗透弱面存在状态；
步骤S102，根据该水平渗透弱面存在状态，确定该尾矿坝对应的墙心竖直方向应力状态；
步骤S103，根据该尾矿坝对应的墙心竖直方向应力状态，构建形成该渗透弱面水压楔劈作用模型。
优选地，在该步骤S101中，获取关于尾矿坝的水压力增量与劈裂渗透压力之间的关联状态信息，并根据该关联状态信息，确定该尾矿坝对应的水平渗透弱面存在状态具体包括，
步骤S1011，获取该尾矿坝在水压力增量变化过程中，该劈裂渗透压力对应的压力梯度变化状态，以此确定该关联状态信息；
步骤S1012，根据该关联状态信息，计算确定该尾矿坝与水接触的一侧面上水平渗透弱面分布数量、水平渗透弱面沿竖直方向的分布密度和水平渗透弱面相互之间的缝隙宽度中的至少一者，以作为该水平渗透弱面存在状态。
优选地，在该步骤S102中，根据该水平渗透弱面存在状态，确定该尾矿坝对应的墙心竖直方向应力状态具体包括，
根据该水平渗透弱面存在状态对应的水平渗透弱面分布数量、水平渗透弱面沿竖直方向的分布密度和水平渗透弱面相互之间的缝隙宽度中的至少一者，计算该尾矿坝与水接触的一侧面上的墙心竖直方向应力的矢量分布状态。
优选地，在该步骤S103中，根据该尾矿坝对应的墙心竖直方向应力状态，构建形成该渗透弱面水压楔劈作用模型具体包括，
从该墙心竖直方向应力状态，确定该尾矿坝与水接触的一侧面上的墙心竖直方向应力的矢量分布状态，并根据该矢量分布状态构建得到该渗透弱面水压楔劈作用模型。
优选地，在该步骤S2中，对该渗透弱面水压楔劈作用模型进行关于数值试验处理、室内模型试验处理和土工离心模型试验处理中的至少一者，以获得相应模型验证结果具体包括，
通过下面A、B和C三者中的至少一者来获得相应模型验证结果：
A、基于构建压实粘土和堆石体相结合的模拟结构、并进行有限元计算分析来实现该数值试验处理；
B、基于预设水力劈裂试验装置来实现该室内模型试验处理；
C、基于预设土工离心模型箱装置来实现该土工离心模型试验处理。
优选地，在该步骤S2中，基于构建压实粘土和堆石体相结合的模拟结构、并进行有限元计算分析来实现该数值试验处理具体包括，
步骤A1，通过压实粘土和堆石体共同组成满足预设渗透系数条件的模拟结构，并确定该模拟结构对应的透水边界状态、以及顶部和底部的位移状态；
步骤A2，根据该透水边界状态以及该顶部和底部的位移状态对该模拟结构进行关于流固耦合的有限元计算分析，以得到关于该模拟结构在水压力作用下的墙心参数；
步骤A3，根据该墙心参数，确定该模拟结构在预定数值水压力作用下对应渗透初期孔压场和渗透初期孔压梯度。
优选地，在该步骤S2中，基于预设水力劈裂试验装置来实现该室内模型试验处理具体包括，
步骤B1、构建包括压力源系统、试样侧面与顶面压力控制系统、渗水压力控制系统、排水量测系统和水力劈裂裂缝与量测系统的该预设水力劈裂试验装置；
步骤B2、通过该压力源系统调整、该试样侧面与顶面压力控制系统、该渗水压力控制系统和该排水量测系统对模拟尾矿坝心墙施加不同的应力和变形作用，并通过该水力劈裂裂缝与量测系统获取该模拟尾矿坝心墙进行水力劈叉状态示踪观测；
步骤B3、根据该水力劈叉状态示踪观测的结果，确定该模拟尾矿坝心墙对应水力劈裂裂缝发生位置和水力劈裂裂缝缝尺寸。
优选地，在该步骤S2中，基于预设土工离心模型箱装置来实现该土工离心模型试验处理具体包括，
步骤C1，构建包括依次相邻的上游支撑箱、混合土样和下游支撑箱的该预设土工离心模型箱装置，并指示该预设土工离心模型箱装置中的离心机模拟水库的蓄水条件以使水流依次流过该上游支撑箱、该混合土样和该下游支撑箱；
步骤C2，通过该预设土工离心模型箱装置的孔压传感器，分别获取该上游支撑箱和该下游支撑箱在该模拟水库的蓄水条件过程中的孔压状态数据；
步骤C3，根据该孔压状态数据，确定初始渗透弱面的长度与试样发生水力劈裂的水位之间的关系。
优选地，在该步骤S3中，根据该模型验证结果，判断该渗透弱面水压楔劈作用模型与该尾矿坝的匹配度具体包括，
步骤S301A，获取下面a、b和c三者中的至少一者，
a、该数值试验处理得到的关于该模拟结构在水压力作用下的墙心参数；
b、该室内模型试验处理得到的关于模拟尾矿坝心墙对应水力劈裂裂缝发生位置和水力劈裂裂缝缝尺寸；
c、该土工离心模型试验处理得到的初始渗透弱面的长度与试样发生水力劈裂的水位之间的关系；
步骤S302A，对上述a、b和c三者中的至少一者与该尾矿坝的实际水力渗透状态进行匹配度计算处理，以获得该匹配度。
优选地，在该步骤S3中，根据该模型验证结果，判断该渗透弱面水压楔劈作用模型与该尾矿坝的匹配度具体包括，
步骤S301B，构建混淆矩阵，该混淆矩阵中的模型验证结果至少包括下述三类，其中第一类为模拟结构在水压力作用下的墙心参数，第二类为室内模型试验处理得到的关于模拟尾矿坝心墙对应水力劈裂裂缝发生位置和水力劈裂裂缝尺寸，第三类为土工离心模型试验处理得到的初始渗透弱面的长度与试样发生水力劈裂的水位之间的关系；
该混淆矩阵中的该尾矿坝的实际参数至少包括该尾矿坝的实际水力渗透状态；
步骤S302B，根据下面公式(1)，计算得到该模拟结构在水压力作用下的墙心参数与该尾矿坝的实际水力渗透状态的匹配度x
Figure BDA0002902982370000131
在上述公式(1)中，ξ为该模拟结构在水压力作用下的墙心参数与该尾矿坝的实际水力渗透状态的匹配度，m为混淆矩阵中像元总数，p为混淆矩阵的行数，aii为混淆矩阵中第i行i列的像元数，ai∧为混淆矩阵模拟结构结果中的墙心参数的像元总数，a∧i为混淆矩阵实际状态结果中的墙心参数的像元总数；
步骤S303B，根据下面公式(2)，计算该室内模型试验处理得到的关于模拟尾矿坝心墙对应水力劈裂裂缝发生位置和水力劈裂裂缝尺寸与该尾矿坝的实际水力渗透状态的匹配度z
Figure BDA0002902982370000132
在上述公式(2)中，ζ为裂缝位置和裂缝尺寸与该尾矿坝的实际水力渗透状态的匹配度，n为混淆矩阵中像元总数，q为混淆矩阵的行数，bjj为混淆矩阵中第j行j列的像元数，bj∧为混淆矩阵模拟结构结果中的裂缝位置和裂缝尺寸的像元总数，b∧j为混淆矩阵实际状态结果中的裂缝位置和裂缝尺寸的像元总数
步骤S304B，根据下面公式(3)，计算该土工离心模型试验处理得到的初始渗透弱面的长度与试样发生水力劈裂的水位之间的关系与该尾矿坝的实际水力渗透状态的匹配度V
Figure BDA0002902982370000141
在上述公式(3)中，
Figure BDA0002902982370000142
为初始渗透弱面的长度和试样发生水力劈裂的水位与该尾矿坝的实际水力渗透状态的匹配度，w为混淆矩阵中像元总数，r为混淆矩阵的行数，ckk为混淆矩阵中第k行k列的像元数，ck∧为混淆矩阵模拟结构结果中的初始渗透弱面的长度和试样发生水力劈裂的水位的像元总数，c∧k为混淆矩阵实际状态结果中的初始渗透弱面的长度和试样发生水力劈裂的水位的像元总数；
步骤S305B，根据下面公式(4)，计算获得该渗透弱面水压楔劈作用模型与该尾矿坝的匹配度的综合匹配度s
Figure BDA0002902982370000143
在上述公式(4)中，σ为该综合匹配度，μ1，μ2和μ3分别为预设权重系数，ξ为墙心参数与该尾矿坝的实际水力渗透状态的匹配度，ζ为裂缝位置和裂缝尺寸与该尾矿坝的实际水力渗透状态的匹配度，
Figure BDA0002902982370000144
为初始渗透弱面的长度和试样发生水力劈裂的水位与该尾矿坝的实际水力渗透状态的匹配度；
通过上述步骤S301B-S305B，综合考虑模型中的各因素的匹配度计算出的模型与实际水力渗透状态的匹配度包含更加全面，而且利用权重区分各因素的重要度，从而使得综合匹配度精确度更高。
优选地，在该步骤S4中，根据该匹配度的判断处理，确定该渗透弱面水压楔劈作用模型的有效性具体包括，
步骤S401，将该匹配度与预设匹配度阈值进行大小判断处理，以获得匹配度判断结果；
步骤S402，若该匹配度判断结果，指示该匹配度大于或者等于该预设匹配度阈值，则确定该渗透弱面水压楔劈作用模型具有有效性；
步骤S403，若该匹配度判断结果，指示该匹配度小于该预设匹配度阈值，则确定该渗透弱面水压楔劈作用模型不具有有效性。
优选地，在该步骤S403中还包括，若确定该渗透弱面水压楔劈作用模型不具有有效性，则对该渗透弱面水压楔劈作用模型中的渗透弱面水压楔劈评价参数进行调整处理。
从上述实施例的内容可知，该渗透弱面水压楔劈作用模型通过数值试验处理、室内模型试验处理和土工离心模型试验处理这三种不同的试验方式对该渗透弱面水压楔劈作用模型进行有效性的验证，其能够准确地判断出该渗透弱面水压楔劈作用模型对水压楔劈效应的检测灵敏度和有效性，从而保证该渗透弱面水压楔劈作用模型的模拟预测正确性。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种尾矿坝渗透弱水面水压楔劈作用模型的验证方法，其特征在于，所述渗透弱面水压楔劈作用模型的验证方法包括如下步骤：
步骤S1，获取关于尾矿坝的水平向渗透弱面状态信息，并根据所述水平向渗透弱面状态信息构建所述渗透弱面水压楔劈作用模型；
步骤S2，对所述渗透弱面水压楔劈作用模型进行关于数值试验处理、室内模型试验处理和土工离心模型试验处理中的至少一者，以获得相应模型验证结果；
步骤S3，根据所述模型验证结果，判断所述渗透弱面水压楔劈作用模型与所述尾矿坝的匹配度；
步骤S4，根据所述匹配度的判断处理，确定所述渗透弱面水压楔劈作用模型的有效性。
2.如权利要求1所述的尾矿坝渗透弱水面水压楔劈作用模型的验证方法，其特征在于：
在所述步骤S1中，获取关于尾矿坝的水平向渗透弱面状态信息，并根据所述水平向渗透弱面状态信息构建所述渗透弱面水压楔劈作用模型具体包括，
步骤S101，获取关于尾矿坝的水压力增量与劈裂渗透压力之间的关联状态信息，并根据所述关联状态信息，确定所述尾矿坝对应的水平渗透弱面存在状态；
步骤S102，根据所述水平渗透弱面存在状态，确定所述尾矿坝对应的墙心竖直方向应力状态；
步骤S103，根据所述尾矿坝对应的墙心竖直方向应力状态，构建形成所述渗透弱面水压楔劈作用模型。
3.如权利要求2所述的尾矿坝渗透弱水面水压楔劈作用模型的验证方法，其特征在于：
在所述步骤S101中，获取关于尾矿坝的水压力增量与劈裂渗透压力之间的关联状态信息，并根据所述关联状态信息，确定所述尾矿坝对应的水平渗透弱面存在状态具体包括，
步骤S1011，获取所述尾矿坝在水压力增量变化过程中，所述劈裂渗透压力对应的压力梯度变化状态，以此确定所述关联状态信息；
步骤S1012，根据所述关联状态信息，计算确定所述尾矿坝与水接触的一侧面上水平渗透弱面分布数量、水平渗透弱面沿竖直方向的分布密度和水平渗透弱面相互之间的缝隙宽度中的至少一者，以作为所述水平渗透弱面存在状态；
或者，
在所述步骤S102中，根据所述水平渗透弱面存在状态，确定所述尾矿坝对应的墙心竖直方向应力状态具体包括，
根据所述水平渗透弱面存在状态对应的水平渗透弱面分布数量、水平渗透弱面沿竖直方向的分布密度和水平渗透弱面相互之间的缝隙宽度中的至少一者，计算所述尾矿坝与水接触的一侧面上的墙心竖直方向应力的矢量分布状态；
或者，
在所述步骤S103中，根据所述尾矿坝对应的墙心竖直方向应力状态，构建形成所述渗透弱面水压楔劈作用模型具体包括，
从所述墙心竖直方向应力状态，确定所述尾矿坝与水接触的一侧面上的墙心竖直方向应力的矢量分布状态，并根据所述矢量分布状态构建得到所述渗透弱面水压楔劈作用模型。
4.如权利要求1所述的尾矿坝渗透弱水面水压楔劈作用模型的验证方法，其特征在于：
在所述步骤S2中，对所述渗透弱面水压楔劈作用模型进行关于数值试验处理、室内模型试验处理和土工离心模型试验处理中的至少一者，以获得相应模型验证结果具体包括，
通过下面A、B和C三者中的至少一者来获得相应模型验证结果：
A、基于构建压实粘土和堆石体相结合的模拟结构、并进行有限元计算分析来实现所述数值试验处理；
B、基于预设水力劈裂试验装置来实现所述室内模型试验处理；
C、基于预设土工离心模型箱装置来实现所述土工离心模型试验处理。
5.如权利要求4所述的尾矿坝渗透弱水面水压楔劈作用模型的验证方法，其特征在于：
在所述步骤S2中，基于构建压实粘土和堆石体相结合的模拟结构、并进行有限元计算分析来实现所述数值试验处理具体包括，
步骤A1，通过压实粘土和堆石体共同组成满足预设渗透系数条件的模拟结构，并确定所述模拟结构对应的透水边界状态、以及顶部和底部的位移状态；
步骤A2，根据所述透水边界状态以及所述顶部和底部的位移状态对所述模拟结构进行关于流固耦合的有限元计算分析，以得到关于所述模拟结构在水压力作用下的墙心参数；
步骤A3，根据所述墙心参数，确定所述模拟结构在预定数值水压力作用下对应渗透初期孔压场和渗透初期孔压梯度。
6.如权利要求4所述的尾矿坝渗透弱水面水压楔劈作用模型的验证方法，其特征在于：
在所述步骤S2中，基于预设水力劈裂试验装置来实现所述室内模型试验处理具体包括，
步骤B1、构建包括压力源系统、试样侧面与顶面压力控制系统、渗水压力控制系统、排水量测系统和水力劈裂裂缝与量测系统的所述预设水力劈裂试验装置；
步骤B2、通过所述压力源系统调整、所述试样侧面与顶面压力控制系统、所述渗水压力控制系统和所述排水量测系统对模拟尾矿坝心墙施加不同的应力和变形作用，并通过所述水力劈裂裂缝与量测系统获取所述模拟尾矿坝心墙进行水力劈叉状态示踪观测；
步骤B3、根据所述水力劈叉状态示踪观测的结果，确定所述模拟尾矿坝心墙对应水力劈裂裂缝发生位置和水力劈裂裂缝缝尺寸。
7.如权利要求4所述的尾矿坝渗透弱水面水压楔劈作用模型的验证方法，其特征在于：
在所述步骤S2中，基于预设土工离心模型箱装置来实现所述土工离心模型试验处理具体包括，
步骤C1，构建包括依次相邻的上游支撑箱、混合土样和下游支撑箱的所述预设土工离心模型箱装置，并指示所述预设土工离心模型箱装置中的离心机模拟水库的蓄水条件以使水流依次流过所述上游支撑箱、所述混合土样和所述下游支撑箱；
步骤C2，通过所述预设土工离心模型箱装置的孔压传感器，分别获取所述上游支撑箱和所述下游支撑箱在所述模拟水库的蓄水条件过程中的孔压状态数据；
步骤C3，根据所述孔压状态数据，确定初始渗透弱面的长度与试样发生水力劈裂的水位之间的关系。
8.如权利要求4所述的尾矿坝渗透弱水面水压楔劈作用模型的验证方法，其特征在于：
在所述步骤S3中，根据所述模型验证结果，判断所述渗透弱面水压楔劈作用模型与所述尾矿坝的匹配度具体包括，
步骤S301A，获取下面a、b和c三者中的至少一者，
a、所述数值试验处理得到的关于所述模拟结构在水压力作用下的墙心参数；
b、所述室内模型试验处理得到的关于模拟尾矿坝心墙对应水力劈裂裂缝发生位置和水力劈裂裂缝缝尺寸；
c、所述土工离心模型试验处理得到的初始渗透弱面的长度与试样发生水力劈裂的水位之间的关系；
步骤S302A，对上述a、b和c三者中的至少一者与所述尾矿坝的实际水力渗透状态进行匹配度计算处理，以获得所述匹配度；
或者，
在所述步骤S3中，根据所述模型验证结果，判断所述渗透弱面水压楔劈作用模型与所述尾矿坝的匹配度具体包括，
步骤S301B，构建混淆矩阵，所述混淆矩阵中的模型验证结果至少包括下述三类，其中第一类为模拟结构在水压力作用下的墙心参数，第二类为室内模型试验处理得到的关于模拟尾矿坝心墙对应水力劈裂裂缝发生位置和水力劈裂裂缝尺寸，第三类为土工离心模型试验处理得到的初始渗透弱面的长度与试样发生水力劈裂的水位之间的关系；
所述混淆矩阵中的所述尾矿坝的实际参数至少包括所述尾矿坝的实际水力渗透状态；
步骤S302B，根据下面公式(1)，计算得到所述模拟结构在水压力作用下的墙心参数与所述尾矿坝的实际水力渗透状态的匹配度x
Figure FDA0002902982360000051
在上述公式(1)中，ξ为所述模拟结构在水压力作用下的墙心参数与所述尾矿坝的实际水力渗透状态的匹配度，m为混淆矩阵中像元总数，p为混淆矩阵的行数，aii为混淆矩阵中第i行i列的像元数，ai∧为混淆矩阵模拟结构结果中的墙心参数的像元总数，a∧i为混淆矩阵实际状态结果中的墙心参数的像元总数；
步骤S303B，根据下面公式(2)，计算所述室内模型试验处理得到的关于模拟尾矿坝心墙对应水力劈裂裂缝发生位置和水力劈裂裂缝尺寸与所述尾矿坝的实际水力渗透状态的匹配度z
Figure FDA0002902982360000061
在上述公式(2)中，ζ为裂缝位置和裂缝尺寸与所述尾矿坝的实际水力渗透状态的匹配度，n为混淆矩阵中像元总数，q为混淆矩阵的行数，bjj为混淆矩阵中第j行j列的像元数，bj∧为混淆矩阵模拟结构结果中的裂缝位置和裂缝尺寸的像元总数，b∧j为混淆矩阵实际状态结果中的裂缝位置和裂缝尺寸的像元总数
步骤S304B，根据下面公式(3)，计算所述土工离心模型试验处理得到的初始渗透弱面的长度与试样发生水力劈裂的水位之间的关系与所述尾矿坝的实际水力渗透状态的匹配度V
Figure FDA0002902982360000062
在上述公式(3)中，
Figure FDA0002902982360000063
为初始渗透弱面的长度和试样发生水力劈裂的水位与所述尾矿坝的实际水力渗透状态的匹配度，w为混淆矩阵中像元总数，r为混淆矩阵的行数，ckk为混淆矩阵中第k行k列的像元数，ck∧为混淆矩阵模拟结构结果中的初始渗透弱面的长度和试样发生水力劈裂的水位的像元总数，c∧k为混淆矩阵实际状态结果中的初始渗透弱面的长度和试样发生水力劈裂的水位的像元总数；
步骤S305B，根据下面公式(4)，计算获得所述渗透弱面水压楔劈作用模型与所述尾矿坝的匹配度的综合匹配度s
Figure FDA0002902982360000071
在上述公式(4)中，σ为所述综合匹配度，μ1，2和μ3分别为预设权重系数，ξ为墙心参数与所述尾矿坝的实际水力渗透状态的匹配度，ζ为裂缝位置和裂缝尺寸与所述尾矿坝的实际水力渗透状态的匹配度，
Figure FDA0002902982360000072
为初始渗透弱面的长度和试样发生水力劈裂的水位与所述尾矿坝的实际水力渗透状态的匹配度。
9.如权利要求1所述的尾矿坝渗透弱水面水压楔劈作用模型的验证方法，其特征在于：
在所述步骤S4中，根据所述匹配度的判断处理，确定所述渗透弱面水压楔劈作用模型的有效性具体包括，
步骤S401，将所述匹配度与预设匹配度阈值进行大小判断处理，以获得匹配度判断结果；
步骤S402，若所述匹配度判断结果，指示所述匹配度大于或者等于所述预设匹配度阈值，则确定所述渗透弱面水压楔劈作用模型具有有效性；
步骤S403，若所述匹配度判断结果，指示所述匹配度小于所述预设匹配度阈值，则确定所述渗透弱面水压楔劈作用模型不具有有效性。
10.如权利要求9所述的尾矿坝渗透弱水面水压楔劈作用模型的验证方法，其特征在于：
在所述步骤S403中还包括，若确定所述渗透弱面水压楔劈作用模型不具有有效性，则对所述渗透弱面水压楔劈作用模型中的渗透弱面水压楔劈评价参数进行调整处理。
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