CN103114563B - 在模拟漫顶溃坝试验中用于形成瞬间漫顶的土石坝 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于模拟漫顶溃坝试验的土石坝，包括主要由土石料在坝基上堆筑成的坝体，在所述坝体的顶部沿坝体上、下游方向开挖有引冲槽，所述引冲槽连通所述坝体的上、下游，所述引冲槽的中部隔设有闸门，所述闸门将引冲槽分隔成上、下游两段。本发明通过在坝体顶部的引冲槽内设置闸门，在上游水位已经蓄到位置之后并准备开始试验时，打开引冲槽上的闸门，上游的水从引冲槽内泄出并对坝体形成有效的冲刷进而形成溃坝。通过使用本发明之后，在对上游蓄水时不会使水流自己漫过引冲槽从而发生溃坝，并可以简单有效地控制试验开始时间，保障了试验人员和下游人民群众的生命财产安全。
Description
技术领域
本发明涉及一种土石坝，具体涉及一种在模拟漫顶溃坝试验中用到的土石坝。
背景技术
水库大坝在给人类带来巨大经济和社会效益的同时也存在着溃决的风险，特别是受全球性气候变化影响，我国极端天气事件明显增多，洪水灾害的突发性、反常性、不可预见性日显突出，对水库大坝安全提出了巨大挑战。鉴于溃坝带来的严重后果，人们越来越重视对坝体溃决机理的研究，在对现有的坝体溃决机理研究中，试验是一种非常重要的手段。根据溃坝试验模型大小主要分为室内和现场两种，尽管现场试验与室内试验相比存在试验成本高，试验过程控制难等特点，但是现场溃坝试验不用考虑模型缩尺的影响，能完整再现土石坝溃决过程，准确模拟溃坝水力特性，因此有必要开展足够多的现场试验。根据现场试验的特点，往往需要溃决过程一次成功，否则将造成较大的损失。
目前，在国内外进行土石坝漫顶溃决试验时，基本采取的方法是：在试验开展地点的坝基处堆筑试验用坝，然后在坝体顶部开挖一条引冲槽，再通过对坝体上游不断蓄水，使水通过引冲槽漫过坝体并对下游侧的坝体坡面形成冲刷最终发生溃坝。但是对上游蓄水是一个周期较长的工作，不仅不利于对实验进度的掌握，还容易导致大坝提前溃坝从而危害到下游人民群众的生命财产安全。
因此，针对国内的粘性土均质坝漫顶溃坝试验的特点，开发一种能在试验开始后才形成漫顶并对坝体形成冲刷的试验用坝成为亟须解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提出一种在模拟漫顶溃坝现场试验中，能在试验开始后才形成漫顶并对坝体形成冲刷的试验用坝。
本发明为解决上述技术问题提出的技术方案是：一种用于模拟漫顶溃坝试验的土石坝，包括主要由土石料在坝基上堆筑成的坝体，在所述坝体的顶部沿坝体上、下游方向开挖有引冲槽，所述引冲槽连通所述坝体的上、下游，所述引冲槽的中部隔设有闸门，所述闸门将引冲槽分隔成上、下游两段。
本发明的有益效果是：
本发明通过在坝体顶部的引冲槽内设置闸门，在上游水位已经蓄到位置之后并准备开始试验时，打开引冲槽上的闸门，上游的水从引冲槽内泄出并对坝体形成有效的冲刷进而形成溃坝。通过使用本发明之后，在对上游蓄水时不会使水流自己漫过引冲槽从而发生溃坝，并可以简单有效地控制试验开始时间，保障了试验人员和下游人民群众的生命财产安全。
上述技术方案的完善和改进有：
为了防止土体因水流浸泡提前坍塌，堵塞引冲槽。所述引冲槽的槽体两侧设有槽体护板，为了防止闸门误开导致溃坝，在引冲槽下游段的槽内填充有土袋。
为了在试验时能够瞬间打开引冲槽，形成瞬间的漫顶，所述闸门主要由钢化玻璃制成，所述钢化玻璃的背面通过π型木桩固定。试验开始后可以将钢化玻璃敲碎，巧妙地利用了钢化玻璃既具有较强的抗压刚性，又能瞬间打开的特性。同时，在加固钢化玻璃同时，能方便迅速的打开引冲槽，在引冲槽下游段靠近钢化玻璃处的槽内填充有土袋。
为了进一步提高整个坝体的强度，所述引冲槽下游段在轴向方向上又分为两段，靠近钢化玻璃的一段槽体内填充有土袋，远离钢化玻璃的另一段槽体内回填有土石料。
为了防止试验过程中引冲槽边坡提前坍塌导致引冲槽堵塞，引冲槽宽度不能过小，所述引冲槽的宽度大于0.8倍深度。
为了使引冲槽内的水流在漫顶后能对坝体产生最大的冲刷力，所述引冲槽沿坝体上、下游方向设置。
附图说明
下面结合附图对本发明的在模拟漫顶溃坝试验中用于形成瞬间漫顶的土石坝作进一步说明。
图1是本发明中土石坝的结构示意图。
图2是图1中A部放大图。
具体实施方式
实施例
根据图1所示，本发明包括坝体1。坝体1主要由土石物料在坝基上堆筑而成，在本实施例的试验中，坝体高8 m，库容10万m3。
根据试验要求，在坝体1的顶部开挖构建有深度1 m，宽度为0.8m的引冲槽2，引冲槽2连通所述坝体1的上、下游。
在引冲槽2的中部设有闸门，在本实施例中的闸门选用厚度为8mm的钢板玻璃3（当然也可以采用其他能够瞬间或快速打开的闸门机构），在本实施例中为了固定钢化玻璃3，在钢化玻璃3的背面，采用π型木桩固定钢化玻璃3，将引冲槽2分隔成上、下游两段。
引冲槽2上游段不放置任何物体，同时为确保两侧边坡不发生坍塌，引冲槽2上游段的槽体两侧设有槽体护板。在引冲槽2下游段的槽内填充有土袋4，土袋4内装有粘性土。土袋4既用于对引冲槽2的回填，又用于对钢化玻璃3的加固。
可以想见的是：将引冲槽2下游段在轴向方向上分为两段，靠近钢化玻璃3的一段槽体内填充有土袋，远离钢化玻璃3的另一段槽体内回填有土石料5。
进行现场溃决试验时，先采用人工或者机械开挖的方法将引冲槽2下游段土袋4和土石料5去除，待清理干净后，利用钢化玻璃3可瞬间整体破碎的特性，敲碎钢化玻璃3，水流瞬间形成漫顶，再配合后期的实验过程最终实现完整再现溃决全过程，准确模拟溃坝水力特征的目的。
本发明的不局限于上述实施例，凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。
Claims (2)
1.一种在模拟漫顶溃坝试验中用于形成瞬间漫顶的土石坝，包括由土石料在坝基上堆筑成的坝体，其特征在于：在所述坝体的顶部开挖有引冲槽，所述引冲槽连通所述坝体的上、下游，所述引冲槽的中部隔设有闸门，所述闸门将引冲槽分隔成上、下游两段，所述闸门由钢化玻璃制成，所述钢化玻璃的背面通过π型木桩固定，所述引冲槽的槽体两侧设有槽体护板，在引冲槽下游段的槽内填埋有土袋。
2.根据权利要求1所述在模拟漫顶溃坝试验中用于形成瞬间漫顶的土石坝，其特征在于：所述引冲槽下游段在轴向方向上分为两段，靠近钢化玻璃的一段槽体内填充有土袋，远离钢化玻璃的另一段槽体内回填有土石料。
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