加筋无黏性土石坝漫顶溃坝试验研究

发布时间：2019-11-21 06:05

【摘要】：研制了封闭式循环供水土石坝溃坝模型试验装置,并应用该装置开展了室内模型试验,对加筋无黏性均质土坝的溃坝过程进行了系统研究,探讨了坝体加筋对溃坝流量过程线的影响规律。研究结果表明:在水泵出水口设置消能弯管和挡水隔板可保证模型上游供水的稳定性,在试验装置侧面设置连接上下游的U型测流弯管,把明渠流转化为满管管流,在U型弯管下侧平直段安装电磁式流量计量测溃口流量,可有效提高流量过程线的测量精度;加筋无黏性均质土坝的漫顶溃坝过程可分为坝体下游未加筋区域、加筋嵌固区和上游未加筋区域破坏3个阶段;随着加筋体埋深的增加,峰值流量呈现先增大、后减小,再增大的变化规律,在坝高的35%~50%范围内埋设加筋体,能够降低溃坝峰值流量;减小加筋体竖向间距能有效延滞溃坝峰现时间。
【图文】：

循环供水系统,单位

高1.125m，沿高度方向分上中下3层，下层放置离心泵，中层储水，上层放置试验模型，设备细部构造及实物如图1和图2所示。离心泵扬程108m，最大转速2900rpm，可提供的最大流量为4.0L/s。水泵标定结果表明，转速和流量呈现线性关系，在本次开展的系列模型试验中，水泵出水流量设定为1.15L/s。中层和上层侧面设置透明有机玻璃，以便观察储水区水位变化和观测溃坝过程。140097014019085185180280212512510520525454DN100U型管水泵电磁流量计消能弯管100滤网模型坝拦土板储土槽溢流板图1循环供水系统（单位：mm）观察窗（a）箱体左视照片（b）箱体右视照片图2循环供水系统加筋无黏性土石坝漫顶溃坝试验研究王秋生王洪洋苏瑞林在模型上游设置消能弯管和溢流板，用于减少水面波动；下游设置储土槽和拦土板，用于拦截漫顶水流冲蚀到下游的土体。拦土板后设置连接模型放置区和储水区的U型测流弯管，测流弯管的下侧平直段装满水，并安装电磁式流量计。试验过程中，通过离心泵抽取储水区的水，经消能弯管和溢流板后冲蚀坝体，水流再经储土槽、拦土板和测流弯管返回储水区，实现水流循环。该装置通过U型测流弯管把模型下游的明渠流转换为满管管流，应用电磁流量计测量下游流量，显著提高了溃口下游流量的测量精度。2.2试验方案为针对性的研究加筋位置和层数对土石坝溃坝过程的影响，设计了13组模型试验方案，每组试验都应用同一砂土作为坝体材料，，一组试验完成后，晾干并按预定含水率重新配制土样。为防止试验过程中坝体首先发生渗透破坏，应用连续级配的砂土制作模型，级配曲线如图3所示。其有效粒径d10=0.15mm，d30=0.62mm，控制粒径d60=1.65mm，不均匀系数Cu=11，曲率系数Cc=1.55，含水率为7%，湿密度为

溢流板,消能,弯管,模型

高1.125m，沿高度方向分上中下3层，下层放置离心泵，中层储水，上层放置试验模型，设备细部构造及实物如图1和图2所示。离心泵扬程108m，最大转速2900rpm，可提供的最大流量为4.0L/s。水泵标定结果表明，转速和流量呈现线性关系，在本次开展的系列模型试验中，水泵出水流量设定为1.15L/s。中层和上层侧面设置透明有机玻璃，以便观察储水区水位变化和观测溃坝过程。140097014019085185180280212512510520525454DN100U型管水泵电磁流量计消能弯管100滤网模型坝拦土板储土槽溢流板图1循环供水系统（单位：mm）观察窗（a）箱体左视照片（b）箱体右视照片图2循环供水系统加筋无黏性土石坝漫顶溃坝试验研究王秋生王洪洋苏瑞林在模型上游设置消能弯管和溢流板，用于减少水面波动；下游设置储土槽和拦土板，用于拦截漫顶水流冲蚀到下游的土体。拦土板后设置连接模型放置区和储水区的U型测流弯管，测流弯管的下侧平直段装满水，并安装电磁式流量计。试验过程中，通过离心泵抽取储水区的水，经消能弯管和溢流板后冲蚀坝体，水流再经储土槽、拦土板和测流弯管返回储水区，实现水流循环。该装置通过U型测流弯管把模型下游的明渠流转换为满管管流，应用电磁流量计测量下游流量，显著提高了溃口下游流量的测量精度。2.2试验方案为针对性的研究加筋位置和层数对土石坝溃坝过程的影响，设计了13组模型试验方案，每组试验都应用同一砂土作为坝体材料，一组试验完成后，晾干并按预定含水率重新配制土样。为防止试验过程中坝体首先发生渗透破坏，应用连续级配的砂土制作模型，级配曲线如图3所示。其有效粒径d10=0.15mm，d30=0.62mm，控制粒径d60=1.65mm，不均匀系数Cu=11，曲率系数Cc=1.55，含水率为7%，湿密度为

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