1、背景介紹

尾礦庫作為重大危險源之一，在國際災害事故排名中位列第18位，根據中國鉬業2019年8月刊《中國尾礦庫潰壩與泄漏事故統計及成因分析》的統計，在46起尾礦庫泄漏事故中，由于排洪設施導致的尾礦泄漏事故占比高達1/3，給人民生命和財產安全造成了巨大損失。

2015年至2020年五年間，不少于4座尾礦庫發生了排洪系統坍塌事故，甚至引發了次生重大突發環境事件，數十萬人民的正常生活受到影響。

《尾礦庫安全規程GB39496-2020》中明確指出，“尾礦庫排洪構筑物應進行結構計算，結構計算應滿足相應水工建筑物設計規范要求，排水井還應滿足  GB 50135  的相關要求”。目前尾礦庫排洪系統結構計算依據的主要資料為《尾礦設施設計參考資料》，專用計算軟件尚為空白。這主要是由于尾礦專業、結構專業、數值仿真模擬等多專業的融合知識體系龐雜，工程經驗依賴性強。

尾礦庫排洪系統結構計算軟件是一款專門用于計算和設計尾礦庫排洪系統結構安全的工程設計工具。該軟件支持排水井、排水斜槽、涵管、隧洞等多種排洪系統結構形式計算，為尾礦設計人員更加科學、可靠地進行結構選型與配筋設計提供了有效手段。

該軟件將復雜的框架式排水井有限元仿真流程進行封裝，設計工程師只需輸入形狀和材料參數，無需考慮建模流程及仿真細節，就可輕松掌握框架式排水井受力狀態。大幅度降低了排洪系統結構計算的專業技術門檻，提高了設計與現行規范的融合水平。

2、尾礦庫排洪系統結構仿真解決方案

本文以6柱框架式排水井為例，對尾礦庫排洪系統結構仿真軟件的計算流程進行介紹。

（1）參數設置與荷載生成

根據界面引導輸入必要的材料參數和幾何參數，點擊“確定”按鈕后，程序會將所有數據傳遞給荷載計算模塊和內力計算模塊。參數設置界面引導清晰、概念明確、用戶操作感受十分良好。

用戶可根據需求自定義或選擇默認荷載進行工況組合，陸續開展拱板、基礎、井座筒壁、蓋板封堵、地基承載力、抗傾覆和抗浮驗算。

荷載計算模塊會自動生成排水井建成未蓄水、建成未投產已蓄水、尾礦堆積至排水井頂部、尾礦堆積至排水井最終標高等關鍵工況的各種荷載結果。用戶可根據實際需求進行默認值的引用和自定義設置。

（2）基于概率極限狀態設計理論的排水井承載能力極限狀態計算

根據框架式排水井的受力特點，程序內置拱板、井座、底板、蓋板、框架的內力計算和配筋、抗傾覆驗算、抗浮驗算、地基承載力驗算等計算模塊，各計算模塊默認配置荷載組合工況及荷載分項系數，以滿足現行規范的設計需求，用戶也可根據實際需求進行自定義荷載組合。

用戶在完成基本參數和荷載工況的設置后，程序內部自動將參數傳遞給各個計算模塊，用戶只需要點擊計算按鈕，界面即可輸出對應計算過程及最終結果。

（3）輔助功能助力工程設計成果梳理

本軟件具備計算書一鍵生成功能，旨在為工程人員提供便捷的成果梳理工具支持計算書的預覽、自定義模板設定及導出。工程師可以輕松生成、查看并調整計算結果，確保其符合項目要求和格式規范。此外，該功能的靈活性和用戶友好性大大提高了工作效率，使工程文檔的管理和呈現變得更為專業和高效。

目前，本軟件已被成功支撐二等新建尾礦庫通過初步設計審查。仿真平臺與行業專業算法的融合，不僅提高了軟件的適用性和有效性，還使得仿真技術更加貼合實際工程應用，為行業帶來創新和效率的提升。

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