广西是有色金属之乡。截止2017年,在广西区内共有大型三等排泥库8座,中小型排泥库500多座,总库容为15644X 104m3,总占地面积为16.061km2(约24000亩)。在广西特殊的喀斯特岩溶地貌及亚热带温湿多雨气候作用下,排泥库不可避免地面临底部泥浆泄漏的风险。由于排泥库堆存大量泥水混合物,受矿石洗炼影响的一些排泥库泥浆富含重金属离子,一旦发生渗漏,不仅会淹没农田、村庄,还可能对地下水造成极大的污染。排泥库泄漏若不及时处理,还会引起滑坡甚至溃坝事故的发生。本文以广西岩溶区铝土排泥库为研究对象,通过对前期排泥库的取样泥浆进行室内土工试验和X射线物相分析等方法研究排泥库泥浆的物理力学性质,制定室内泥浆拉力试验和泥浆泄漏渗流场时程变化试验两个试验方案,运用灰色关联分析法分析试验结果数据,采用ANSYS ICEM CFD和Fluent 15.0对泥浆泄漏渗流场进行数值模拟,得出排泥库泥浆泄漏时的相关规律,总结如下:(1)通过自行制作的贝壳状泥浆拉力探测器,配合使用WH-A04L型数显拉力计等试验工具进行泄漏的泥浆拉力室内模型试验,对试验数据运用灰色关联分析法分析得到泥浆密度、泥浆流速、泥浆含水率对投入泥浆的探测器拉力关联度大小分别为0.8467、0.8181、0.7052,由此可知泥浆密度关联度最大,泥浆含水率关联度最小。(2)根据前面试验数据采用数理统计相关理论建立了泥浆的不同影响因素对探测器所受拉力的多元线性回归计算模型,运用数理统计F分布方法对此计算模型进行了显著性检验,结果证明F值远大于F分布的上侧临界值F0.05,符合显著性要求。(3)采用ANSYSICEMCFD软件作为数值模拟的前处理软件,Fluent 15.0作为数值模拟的求解器和后处理软件。由模拟结果可知,由于泥浆存在一定的动力黏度μ,在排泥库底部发生泄漏时,泥浆泄漏孔存在一定的影响半径,水平影响半径平均为泄漏孔半径的4.61倍,竖直影响半径平均为泄漏孔半径的5倍。泥浆深度较大的排泥库发生泄漏时,排泥库泥浆的流动状态为:表层泥浆没有明显漩涡和漏斗,无法通过肉眼观察泥浆流动状态,整个泥浆平面整体下沉;当泥浆下沉到底部泄漏孔口影响半径的时候,表层泥浆能观察到轻微的向着泄漏孔口所在位置的流动状态,表层泥浆开始出现漩涡,周围泥浆围绕着泄漏孔中心正上方聚集,之后逐渐形成漏斗状,且中心流速最大,在库深30m,孔口直径大小为1～3m情况下,最大流速平均为22.8m/s。在泄漏孔口大小一样的情况下,泥浆不同动力黏度、含水率和密度对排泥库泥浆泄漏影响半径关联不大,泄漏孔口大小才是影响泥浆泄漏影响半径的主要因素。(4)通过室内模型试验,验证了排泥库深层泥浆泄漏时,上层泥浆先发生整体下沉,表层观察不到明显的流动状态,用常规方法无法对其进行探测。待泥浆层厚度达到泄漏孔影响半径范围时,表层泥浆才能观察到较为明显的旋涡和漏斗状态,与前面数值模拟的结果一致。