權(quán)利要求書： 1.一種用于尾礦庫振動失穩(wěn)分析的模擬試驗裝置，其特征在于，包括電機、電機固定支架、傳動連桿、連桿固定支架、模型箱以及滾筒線；其中，所述電機為變頻電機，所述電機電連接有變頻器；所述電機固定在所述電機固定支架中，所述傳動連桿設(shè)置在所述連桿固定支架上，所述傳動連桿一端與所述電機的轉(zhuǎn)軸連接，另一端與所述模型箱連接，

所述模型箱放置在所述滾筒線上；所述傳動連桿用于將所述電機的圓周運動轉(zhuǎn)換為直線運動，以推動所述模型箱在所述滾筒線上水平移動；

所述模型箱的內(nèi)側(cè)底部堆積有透水壩，同時在所述模型箱的前后側(cè)壁上開設(shè)有六對模擬孔，模擬孔與水平方向之間的角度為14.0°、18.4°或26.6°；使用時將材料棒插入相應的模擬孔中，對所述透水壩進行重復按壓操作，得到預設(shè)的壩坡比后將材料棒抽出，用軟膠塞將模擬孔塞緊；其中，14.0°的模擬孔用于實現(xiàn)尾礦壩1：4壩坡比的模擬、18.4°的模擬孔用于實現(xiàn)尾礦壩1：3壩坡比的模擬，26.6°的模擬孔用于實現(xiàn)尾礦壩1：2壩坡比的模擬；

所述電機固定支架上可拆卸地套設(shè)有橫梁，所述橫梁壓設(shè)在所述電機上方，以將所述電機固定在所述電機固定支架中；

所述電機與所述電機固定支架及橫梁之間的縫隙中填充有海綿；

所述連桿固定支架上設(shè)置有水平導向槽，所述傳動連桿設(shè)置在所述連桿固定支架上，并從所述水平導向槽穿出后與所述模型箱連接；

所述傳動連桿包括第一桿體、第二桿體以及第三桿體；

其中，所述第二桿體采用可調(diào)節(jié)設(shè)置，所述第一桿體一端與所述電機的轉(zhuǎn)軸連接，另一端與所述第二桿體鉸接，所述第二桿體一端與所述第一桿體鉸接，另一端與所述第三桿體鉸接，所述第三桿體一端與所述第二桿體鉸接，另一端與所述模型箱連接，并保證作用力施加在模型箱中央，使模型箱受力均勻；

所述模型箱的左側(cè)壁中央設(shè)置有螺紋孔，所述傳動連桿與模型箱連接的一端設(shè)置有與所述螺紋孔相匹配的螺紋，所述傳動連桿與所述螺紋孔螺接；

所述滾筒線上設(shè)置有6個在所述模型箱前后側(cè)對稱分布的滾輪，所述滾輪在所述滾筒線上的位置固定，用于當所述模型箱在所述滾筒線上移動時，在垂直于所述模型箱移動方向的位置對所述模型箱進行限位；

所述模型箱的頂板為可拆卸設(shè)計，其材質(zhì)為亞力克板；所述模型箱的前、后側(cè)板為透明亞克力板；所述模型箱除頂板和前、后側(cè)板外的其余部分均為PC(Polyvinylchloride，聚氯乙烯)材料；

所述模型箱前、后的透明亞克力板上對稱開設(shè)了六對模擬孔，通過PC材料棒與亞克力板實現(xiàn)尾礦壩多種不同壩坡比的模擬。

說明書： 一種用于尾礦庫振動失穩(wěn)分析的模擬試驗裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及礦業(yè)工程風險模擬分析領(lǐng)域，特別是指一種用于尾礦庫振動失穩(wěn)分析的模擬試驗裝置。

背景技術(shù)[0002] 尾礦庫是金屬非金屬礦山的重大危險源。尾礦庫是一種具備高勢能的人為制造的泥石流危險源，一旦爆發(fā)滑坡、潰壩等事故，結(jié)果不堪設(shè)想。特別是在地震等動力作用下，由

于初期透水壩、尾黏土、尾粉土、尾粉砂中有相當部分由松散顆粒組成，在震動過程中不能

承受拉力，會發(fā)生較大位移，甚至會使尾礦庫邊坡出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象。

[0003] 目前，為分析尾礦壩穩(wěn)定性的影響因素，一般是采用模擬試驗裝置對尾礦庫進行失穩(wěn)分析，以分析關(guān)鍵因素對尾礦壩穩(wěn)定性的影響，弄清不同因素作用下尾礦壩的失穩(wěn)機

理，為實際工程設(shè)計提供理論基礎(chǔ)和參考意見，這對開展尾礦庫壩體內(nèi)部動力穩(wěn)定性研究，

提高工程實踐活動的科學性，提高尾礦庫的本質(zhì)安全狀態(tài)，保證周邊人民大眾生命財富安

全，促進礦山行業(yè)平穩(wěn)、健康、可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。但傳統(tǒng)的振動臺試驗裝置一般都

比較笨重、不易搬運、且操作繁瑣；此外，現(xiàn)有的尾礦壩模型箱功能較單一、試驗費用也較

高。

發(fā)明內(nèi)容[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用于尾礦庫振動失穩(wěn)分析的模擬試驗裝置，以解決現(xiàn)有的模擬試驗裝置比較笨重、不易搬運且操作繁瑣的問題。

[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：[0006] 一種用于尾礦庫振動失穩(wěn)分析的模擬試驗裝置，其包括電機、電機固定支架、傳動連桿、連桿固定支架、模型箱以及滾筒線；其中，

[0007] 所述電機固定在所述電機固定支架中，所述傳動連桿設(shè)置在所述連桿固定支架上，所述傳動連桿一端與所述電機的轉(zhuǎn)軸連接，另一端與所述模型箱連接，

[0008] 所述模型箱放置在所述滾筒線上；所述傳動連桿用于將所述電機的圓周運動轉(zhuǎn)換為直線運動，以推動所述模型箱在所述滾筒線上水平移動；

[0009] 所述模型箱的內(nèi)側(cè)底部堆積有透水壩，同時在所述模型箱的前后側(cè)壁上開設(shè)有對稱分布的多個模擬孔。

[0010] 其中，所述電機固定支架上可拆卸地套設(shè)有橫梁，所述橫梁壓設(shè)在所述電機上方，以將所述電機固定在所述電機固定支架中。

[0011] 其中，所述電機與所述電機固定支架及橫梁之間的縫隙中填充有海綿。[0012] 其中，所述連桿固定支架上設(shè)置有水平導向槽，所述傳動連桿設(shè)置在所述連桿固定支架上，并從所述水平導向槽穿出后與所述模型箱連接。

[0013] 其中，所述傳動連桿包括第一桿體、第二桿體以及第三桿體；[0014] 其中，所述第一桿體一端與所述電機的轉(zhuǎn)軸連接，另一端與所述第二桿體鉸接，所述第二桿體一端與所述第一桿體鉸接，另一端與所述第三桿體鉸接，所述第三桿體一端與

所述第二桿體鉸接，另一端與所述模型箱連接。

[0015] 其中，所述模型箱的左側(cè)壁中央設(shè)置有螺紋孔，所述傳動連桿與模型箱連接的一端設(shè)置有與所述螺紋孔相匹配的螺紋，所述傳動連桿與所述螺紋孔螺接。

[0016] 其中，所述滾筒線上設(shè)置有6個在所述模型箱前后側(cè)對稱分布的滾輪，所述滾輪在所述滾筒線上的位置固定，用于當所述模型箱在所述滾筒線上移動時，在垂直于所述模型

箱移動方向的位置對所述模型箱進行限位。

[0017] 其中，所述電機為變頻電機，所述電機電連接有變頻器。[0018] 其中，所述模型箱的頂板為可拆卸設(shè)計，其材質(zhì)為亞力克板；所述模型箱的前、后側(cè)板為透明亞克力板；所述模型箱除頂板和前、后側(cè)板外的其余部分均為PC(Polyvinyl

chloride，聚氯乙烯)材料。

[0019] 其中，所述模型箱前、后的透明亞克力板上對稱開設(shè)了六對模擬孔，通過PC材料棒與亞克力板實現(xiàn)尾礦壩多種不同壩坡比的模擬。

[0020] 本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下：[0021] 本發(fā)明的用于尾礦庫振動失穩(wěn)分析的模擬試驗裝置通過電機和傳動連桿為模型箱提供水平方向推力，以替代振動臺，從而克服了傳統(tǒng)振動臺裝置笨重、不易搬動、操作繁

瑣的缺點；且本發(fā)明模擬裝置中的模型箱通過打孔的方式模擬了三種不同的壩坡比，更加

方便尾礦壩模型的堆積成型以及相似模擬試驗的進行，可以簡單高效地觀察和研究尾礦庫

在振動作用下的失穩(wěn)或破壞狀況，從而克服了傳統(tǒng)尾礦壩模型箱功能單一、試驗費用高等

缺點；本發(fā)明模擬簡單、可操作性強，能更加簡單高效地研究和觀察尾礦庫在地震作用下的

失穩(wěn)機理，可廣泛應用于尾礦庫模擬試驗研究，并對實際工程具有指導和參考意義。

附圖說明[0022] 圖1為本發(fā)明的用于尾礦庫振動失穩(wěn)分析的模擬試驗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；[0023] 圖2為本發(fā)明中的模型箱與滾筒線沿圖1中A?A向的剖視圖；[0024] 圖3為本發(fā)明中的模型箱與滾筒線的俯視圖；[0025] 圖4為本發(fā)明中的傳動連桿的結(jié)構(gòu)示意圖。[0026] 附圖標記說明：[0027] 1、電機；2、電機固定支架；3、橫梁；4、傳動連桿；5、連桿固定支架；6、模型箱；7、模擬孔；8、滾筒線；9、滾輪；10、螺紋孔；11、透水壩；12、變頻器；13、第一桿體；14、第二桿體；

15、第三桿體。

具體實施方式[0028] 為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施例進行詳細描述。

[0029] 請參閱圖1至圖4，本實施例提供一種用于尾礦庫振動失穩(wěn)分析的模擬試驗裝置，如圖1所示，該模擬試驗裝置包括：電機1、電機固定支架2、傳動連桿4、連桿固定支架5、模型

箱6以及滾筒線8；其中，

[0030] 電機1為變頻電機，電機1與變頻器12電連接；電機1固定在電機固定支架2中，且電機固定支架2上可拆卸地套設(shè)有橫梁3，橫梁3壓設(shè)在電機1上方，以將電機1固定在電機固定

支架2中，保證了電機1的固定及調(diào)換。并在電機1與電機固定支架2及橫梁3之間的縫隙中填

充海綿，以起到緩沖作用。通過三個螺釘穿過傳動連桿4上三個直徑是5mm的孔與連桿固定

支架5固定；

[0031] 連桿固定支架5為工字型設(shè)計，其上設(shè)有水平導向槽，傳動連桿4設(shè)置在連桿固定支架5上，其一端與電機1的轉(zhuǎn)軸連接，另一端從水平導向槽穿出后與模型箱6左側(cè)壁中央的

M8型的螺紋孔10連接，傳動連桿4與模型箱6連接的一端設(shè)置有與螺紋孔10相匹配的螺紋，

用于與螺紋孔10連接，并保證作用力施加在模型箱6中央，使模型箱6受力均勻。使電機1的

軸端頭、傳動連桿4、模型箱6的螺紋孔10保持在一條水平線上；模型箱6放置在滾筒線8上；

其中，滾筒線8的尺寸(長×寬)為700mm×450mm，高度40mm，滾筒線8低于導軌，以減少模型

箱6運動過程中的摩擦力，更好地實現(xiàn)模擬試驗。

[0032] 具體地，如圖4所示，上述傳動連桿4包括第一桿體13、第二桿體14及第三桿體15；其中，第一桿體13一端與電機1的轉(zhuǎn)軸連接，另一端與第二桿體14鉸接，第二桿體14一端與

第一桿體13鉸接，另一端與第三桿體15鉸接，第三桿體15一端與第二桿體14鉸接，另一端與

模型箱6連接，各連軸處均采用直徑為8mm的孔徑，其中第二桿體14采用可調(diào)節(jié)設(shè)置，以保證

試驗過程中行程的合理設(shè)置，本實例中的該傳動連桿4可實現(xiàn)30mm～100mm的行程。

[0033] 傳動連桿4用于將電機1的圓周運動轉(zhuǎn)換為直線運動，以推動模型箱6在滾筒線8上水平移動；且滾筒線8上設(shè)置有在模型箱6前后側(cè)對稱分布的三對(共6個)直徑15mm的滾輪

9，每一滾輪9在滾筒線8上的位置均固定，多個滾輪9配合，用于當模型箱6在滾筒線8上移動

時，在垂直于模型箱6移動方向的位置對模型箱6進行限位，保證模型箱6的直線運動趨勢。

[0034] 透水壩11預先按照安全規(guī)范的比例堆積成型，并粘接于模型箱6的內(nèi)側(cè)底部，從而可以避免每次試驗時的重復堆積。同時在模型箱6的前后側(cè)壁上開設(shè)有對稱分布的12個模

擬孔7。

[0035] 具體地，模型箱6內(nèi)部尺寸(長×寬×高)為500mm×300mm×200mm，其頂板為可拆卸的亞力克板；前、后側(cè)板為透明亞克力板；除頂板和前、后側(cè)板外的其余部分均為PC

(Polyvinylchloride，聚氯乙烯)材料。模型箱6前、后的透明亞克力板上對稱開設(shè)了六對

(共12個)模擬孔7，如圖2所示，不同的模擬孔7與水平方向之間的角度依次為14.0°、18.4°、

26.6°；分別用于通過PC材料棒實現(xiàn)尾礦壩1：4、1：3、1：2不同壩坡比的模擬。

[0036] 通過本實施例的模擬試驗裝置進行尾礦庫振動失穩(wěn)分析的流程為：[0037] 1)進行試驗之前要保證變頻器12與電機1之間線路連接正確，傳動連桿4左端與電機1的12mm的電機軸相連接，右端與模型箱6左側(cè)面的螺紋孔10相連，使電機軸端頭、傳動連

桿4、螺紋孔10保持在一條水平線上，固定傳動連桿4與連桿固定支架5。

[0038] 2)將配比好的尾砂材料按照濕裝法分層堆放于模型箱6中，采用不同的壓縮比將尾砂按壓完整后，將兩根亞克力棍插于下層模擬孔7中，重復按壓操作，達到1:4的壩坡比后

將兩根PC材料棒抽出，用軟膠塞將模擬孔7塞緊，保證模型箱6內(nèi)壁的平滑。

[0039] 3)連接變頻器12插頭，啟動電機1，通過旋轉(zhuǎn)變頻器12的旋鈕或上下鍵設(shè)置不同運動頻率，研究不同頻率下1：4壩坡比的尾礦壩的穩(wěn)定性。

[0040] 4)重復2)，3)操作變換1：3，1：2的壩坡比進行相似模擬試驗，對比在不同壩坡比、壓縮比、振動頻率下尾礦壩的穩(wěn)定性。

[0041] 本發(fā)明的用于尾礦庫振動失穩(wěn)分析的模擬試驗裝置通過電機和傳動連桿為模型箱提供水平方向推力，以替代振動臺，從而克服了傳統(tǒng)振動臺裝置笨重、不易搬動、操作繁

瑣的缺點；且本發(fā)明模擬裝置中的模型箱通過打孔的方式模擬了三種不同的壩坡比，更加

方便尾礦壩模型的堆積成型以及相似模擬試驗的進行，可以簡單高效地觀察和研究尾礦庫

在振動作用下的失穩(wěn)或破壞狀況，從而克服了傳統(tǒng)尾礦壩模型箱功能單一、試驗費用高等

缺點；本發(fā)明模擬簡單、可操作性強，能更加簡單高效地研究和觀察尾礦庫在地震作用下的

失穩(wěn)機理，可廣泛應用于尾礦庫模擬試驗研究，并對實際工程具有指導和參考意義。

[0042] 此外，需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之

間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。

[0043] 而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者終端設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明

確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者終端設(shè)備所固有的要素。在

沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的

過程、方法、物品或者終端設(shè)備中還存在另外的相同要素。

[0044] 最后，還需說明的是，以上僅是本發(fā)明優(yōu)選實施方式，應當指出，盡管已描述了本發(fā)明優(yōu)選實施例，但對于本技術(shù)領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，一旦得知了本發(fā)明基本創(chuàng)造性概

念，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應

視為本發(fā)明的保護范圍。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實施例以及落入本發(fā)明

實施例范圍的所有變更和修改。