尾矿库流固耦合分析：非饱和土渗流理论下的关键影响

本文基于非饱和土渗流理论，对一特定上游法尾矿库进行了深入的工程地质和水文地质分析，结合库内尾矿的物理力学特性实验数据，构建了三维有限元模型。研究的核心是探讨流体（水）与固体（尾矿）之间的相互作用，即流固耦合效应在尾矿库中的具体表现。 首先，研究者发现考虑流固耦合作用对于尾矿库的浸润线埋深有显著影响。相比于忽略流固耦合的情况，当流固耦合被纳入计算时，尾矿堆积坝内浸润线的平均埋深更加接近实际值，体现出更高的合理性。这反映了流体在渗透过程中对土体结构的影响，确保了库体稳定性的准确性。 其次，通过对比分析，文章指出考虑流固耦合作用下尾矿库内的孔隙水压力分布。相较于不考虑耦合，考虑流固耦合时，正孔隙水压力有所增大，而负孔隙水压力则减小。这一变化揭示了流体运动如何影响土壤内部压力分布，进而影响库体的应力状态。 再者，流固耦合对尾矿库内部的应力场也有重要影响。研究结果显示，当考虑流固耦合时，最大Von-Mises应力和最大切应力数值均有所下降。这表明了流动液体对固体材料的应力分担作用，有助于降低库体潜在的破坏风险。 最后，文章讨论了流固耦合计算的不同策略。连续流固耦合只需要一次耦合计算，而完全流固耦合则需要多次迭代，但随着耦合计算次数的增加，计算精度会逐渐提高。因此，对于尾矿库的流固耦合分析，作者建议采用完全流固耦合方法，以确保计算结果的精度。 本文的研究不仅提供了关于上游法尾矿库流固耦合的详细分析，还为尾矿库设计和安全评估提供了重要的理论依据，强调了在实际工程中充分考虑流固耦合效应的重要性。通过三维有限元模型的建立和分析，研究人员得以更好地理解尾矿库在实际运行中的复杂行为，为保障尾矿库的安全运行提供了科学的决策支持。