專利名稱：一種土石壩漫頂潰壩現(xiàn)場試驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種潰壩試驗(yàn)方法，具體涉及一種土石壩漫頂潰壩現(xiàn)場試驗(yàn)方法。
背景技術(shù)：
水庫大壩在給人類帶來巨大經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益的同時(shí)也存在著潰決的風(fēng)險(xiǎn)，特別是受全球性氣候變化影響，我國極端天氣事件明顯增多，洪水災(zāi)害的突發(fā)性、反常性、不可預(yù)見性日顯突出，對(duì)水庫大壩安全提出了巨大挑戰(zhàn)。鑒于潰壩帶來的嚴(yán)重后果，人們?cè)絹碓街匾晫?duì)壩體潰決機(jī)理的研究，在對(duì)現(xiàn)有的壩體潰決機(jī)理研究中，試驗(yàn)是一種非常重要的手段。根據(jù)潰壩試驗(yàn)?zāi)Ｐ痛笮≈饕譃槭覂?nèi)和現(xiàn)場兩種，盡管現(xiàn)場試驗(yàn)與室內(nèi)試驗(yàn)相比存在試驗(yàn)成本高，試驗(yàn)過程控制難等特點(diǎn)，但是現(xiàn)場潰壩試驗(yàn)不用考慮模型縮尺的影響，能完整再現(xiàn)土石壩潰決過程，準(zhǔn)確模擬潰壩水力特性，因此有必要開展足夠多的現(xiàn)場試驗(yàn)。目前，國內(nèi)外針對(duì)潰壩開展了眾多的現(xiàn)場試驗(yàn)，國外對(duì)于引沖槽的研究較少，主要是因?yàn)?國外的筑壩材料以沙顆粒為主，在較小的水流條件下便能實(shí)現(xiàn)潰壩過程；另一方面，國外開展試驗(yàn)普遍存在壩體較小的特點(diǎn)，采用機(jī)械構(gòu)建引沖槽方便快捷，因此對(duì)于引沖槽的構(gòu)建技術(shù)要求不高。而國內(nèi)的筑壩材料以粘性土為主，壩體體型較大。發(fā)明人曾多次開展現(xiàn)場潰決試驗(yàn)，試驗(yàn)前，曾嘗試采用竇國仁、張瑞瑾等人的泥沙輸移公式計(jì)算筑壩材料的起動(dòng)切應(yīng)力及流速，以設(shè)計(jì)引沖槽，事實(shí)證明，當(dāng)前粘性土泥沙輸移機(jī)理尚不成熟，計(jì)算結(jié)果存在較大偏差，導(dǎo)致多次現(xiàn)場試驗(yàn)未能成功，損失巨大。而且，在國內(nèi)外進(jìn)行土石壩漫頂試驗(yàn)時(shí)，基本采取的方法是:在試驗(yàn)開展地點(diǎn)的壩基處堆筑試驗(yàn)用壩，再在壩體頂部開挖一條引沖槽，然后通過對(duì)壩體上游不斷蓄水，使水通過引沖槽漫過壩體并對(duì)下游側(cè)的壩體坡面形成沖刷最終發(fā)生潰壩。但是對(duì)上游蓄水是一個(gè)周期較長的工作，不僅不利于對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)度的掌握，還容易導(dǎo)致大壩提前潰壩，從而危害到下游人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，針對(duì)模擬國內(nèi)的粘性土均質(zhì)壩漫頂潰壩試驗(yàn)的特點(diǎn)，提出一種能在試驗(yàn)開始后才形成漫頂并且在水流的沖刷下能順利形成潰壩的試驗(yàn)方法成為亟須解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提出一種適用國內(nèi)粘性土質(zhì)的土石壩漫頂潰壩現(xiàn)場試驗(yàn)方法。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題提出的技術(shù)方案是:一種土石壩漫頂潰壩現(xiàn)場試驗(yàn)方法，其特征在于具有以下步驟:a、用土石物料堆筑試驗(yàn)壩體，并確定試驗(yàn)壩體的高度H、試驗(yàn)壩體的下游坡度1:η ；b、通過現(xiàn)有的泥沙起動(dòng)摩阻流速試驗(yàn)測定所述試驗(yàn)壩體的筑壩材料的起動(dòng)摩阻流速I，并通過下面的無量綱公式計(jì)算出可使壩體潰壩的最小漫頂水深h ；當(dāng)所述試驗(yàn)壩體的坡度為1:2時(shí)，所述用于計(jì)算壩體潰壩漫頂水深h的無量綱公式為
權(quán)利要求
1.一種土石壩漫頂潰壩現(xiàn)場試驗(yàn)方法，其特征在于具有以下步驟: a、用土石物料堆筑試驗(yàn)壩體,并確定試驗(yàn)壩體的高度H、試驗(yàn)壩體的下游坡度為1:n ； b、通過現(xiàn)有的泥沙起動(dòng)摩阻流速試驗(yàn)測定所述試驗(yàn)壩體的筑壩材料的起動(dòng)摩阻流速u*,并通過下面的無量綱公式計(jì)算出可使壩體潰壩的最小漫頂水深h ； 當(dāng)所述試驗(yàn)壩體的坡度為1:2時(shí)，所述用于計(jì)算壩體潰壩漫頂水深h的無量綱公式為
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述土石壩漫頂潰壩現(xiàn)場試驗(yàn)方法，其特征在于:所述閘門主要由鋼化玻璃制成，所述鋼化玻璃的背面通過η型木樁固定，所述打開閘門指將所述鋼化玻璃擊碎。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述土石壩漫頂潰壩現(xiàn)場試驗(yàn)方法，其特征在于:所述上游段引沖槽的槽體兩側(cè)設(shè)有槽體護(hù)板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述土石壩漫頂潰壩現(xiàn)場試驗(yàn)方法，其特征在于:所述下游段引沖槽在水流流動(dòng)方向上又分為兩段，靠近鋼化玻璃的一段填充有土袋，遠(yuǎn)離鋼化玻璃的另一段回填有土石料；當(dāng)開始試驗(yàn)時(shí)，將所述土袋和土石料移除。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種土石壩漫頂潰壩現(xiàn)場試驗(yàn)方法，本發(fā)明針對(duì)國內(nèi)的粘性土均質(zhì)壩情況，對(duì)在漫頂潰壩試驗(yàn)中如何確定能確保形成潰壩的引沖槽深度及寬度的技術(shù)問題提出了一個(gè)新的解決思路以及相關(guān)參數(shù)的計(jì)算方法。發(fā)明人結(jié)合潰決機(jī)理提出如果要確保壩體在漫頂試驗(yàn)中潰決，一半壩高位置處水流摩阻流速值應(yīng)超過筑壩材料起動(dòng)摩阻流速6倍。因此在試驗(yàn)時(shí)，首先采用起動(dòng)摩阻流速試驗(yàn)測定筑壩材料的起動(dòng)摩阻流速，結(jié)合無量綱公式計(jì)算不同的漫頂水深下的摩阻流速分布，從而計(jì)算確定引沖槽的最小深度，再根據(jù)寬深比確定引沖槽的寬度。該套試驗(yàn)方法具有安全可靠和實(shí)施方便等優(yōu)勢，對(duì)于開展更多的土石壩漫頂潰決試驗(yàn)具有較高的指導(dǎo)和實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)E02B1/02GK103147422SQ20131009169
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月20日
發(fā)明者李云, 宣國祥, 王曉剛, 劉火箭, 祝龍 申請(qǐng)人:水利部交通運(yùn)輸部國家能源局南京水利科學(xué)研究院