一種量測水墊塘底板塊縫隙動(dòng)水壓力的試驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于水利水電工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種量測水墊塘底板塊縫隙動(dòng)水壓力的試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]高水頭、大流量下泄洪消能方式選擇和設(shè)計(jì)是高壩建設(shè)的關(guān)鍵性技術(shù)之一，常通過壩身開孔宣泄洪水，大壩下游襯砌水墊塘消剎多余動(dòng)能，避免大壩下游受到?jīng)_刷，確保河床及兩岸邊坡的穩(wěn)定。水墊塘根據(jù)橫斷面的形狀可分為反拱和平底兩種型式。
[0003]水墊塘的穩(wěn)定取決于底板塊的穩(wěn)定，而底板塊的穩(wěn)定又取決于作用在底板塊上的動(dòng)水壓力的大小與分布。對(duì)水墊塘底板動(dòng)水壓力的研宄包括作用在底板塊上表面的表面動(dòng)水壓力和作用在底板塊下表面的縫隙動(dòng)水壓力兩方面。
[0004]《水力發(fā)電學(xué)報(bào)》2002年總第76期88_95頁“反拱水墊塘底板縫隙中動(dòng)水壓強(qiáng)特性的試驗(yàn)研宄”一文中，設(shè)計(jì)了溪洛渡整體水墊塘物理模型，對(duì)反拱水墊塘底板縫隙中動(dòng)水壓強(qiáng)特性進(jìn)行了詳細(xì)的試驗(yàn)研宄。動(dòng)水壓強(qiáng)試驗(yàn)段為一條寬為6.67cm、厚為2.5cm的反拱拱圈，底板塊上下游及底部設(shè)寬1-2_的橫縫及底縫。拱圈結(jié)構(gòu)沿橫向左右對(duì)稱，在一半拱圈范圍布置硅壓傳感器測量縫隙動(dòng)水壓強(qiáng)。通過該裝置，獲得了一些水墊塘縫隙中脈動(dòng)壓強(qiáng)的沿橫向(拱圈方向)的分布規(guī)律。該方法存在以下缺點(diǎn):
[0005]1.該裝置在水墊塘水舌沖擊點(diǎn)附近的沖擊區(qū)范圍內(nèi)設(shè)計(jì)試驗(yàn)段，試驗(yàn)段沿橫向布置傳感器，只能分析縫隙動(dòng)水壓力沿橫向的分布規(guī)律，無法獲得縫隙動(dòng)水壓力沿縱向的分布規(guī)律，即無法獲得沖擊區(qū)上、下游壁射流區(qū)內(nèi)縫隙動(dòng)水壓力的分布規(guī)律，而在壁射流區(qū)內(nèi)縫隙動(dòng)水壓力往往大于表面動(dòng)水壓力，底板塊受到較大的上舉力，是水墊塘內(nèi)失穩(wěn)破壞的主要區(qū)域；
[0006]2.試驗(yàn)段為一條反拱拱圈，未將拱圈沿縱向分成底板塊，即只在上下游設(shè)置了橫縫，沿水流方向沒有設(shè)置縱縫，忽略由縱縫灌入的水體對(duì)縫隙動(dòng)水壓力的影響，這與實(shí)際不符;
[0007]3.在上下游靜水頭作用下，通過基巖裂隙產(chǎn)生揚(yáng)壓力作用于底板下表面，揚(yáng)壓力是縫隙動(dòng)水壓力的重要組成部分。該裝置沒有考慮高壩正常泄洪消能時(shí)揚(yáng)壓力對(duì)縫隙動(dòng)水壓力的影響；也沒有考慮水庫檢修(無水舌下泄且水墊塘內(nèi)無水)的條件下，只有揚(yáng)壓力作用的工況，而揚(yáng)壓力單獨(dú)作用時(shí)也有可能將底板掀翻；
[0008]4.底板塊周邊縫隙(橫縫和縱縫)的止水破壞程度決定了灌入底板底縫水流的大小，對(duì)縫隙動(dòng)水壓力也會(huì)產(chǎn)生影響，該裝置沒有考慮邊縫的不同止水破壞程度對(duì)縫隙動(dòng)水壓力的影響；
[0009]5.底板采用有機(jī)玻璃制作，實(shí)驗(yàn)裝置中的底板不能模擬實(shí)際工程中混凝土底板的形變，不滿足柯西準(zhǔn)則，無法考慮較大沖擊動(dòng)水壓強(qiáng)作用下，底板發(fā)生變形，底縫內(nèi)水體壓縮產(chǎn)生的附加縫隙動(dòng)水壓力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]使用現(xiàn)有的試驗(yàn)裝置量測水墊塘底板塊縫隙動(dòng)水壓力時(shí)，無法獲得縫隙動(dòng)水壓力沿縱向的分布規(guī)律，忽略由縱縫灌入的水體對(duì)縫隙動(dòng)水壓力的影響，不考慮揚(yáng)壓力對(duì)縫隙動(dòng)水壓力的影響，沒有考慮邊縫的不同止水破壞程度對(duì)縫隙動(dòng)水壓力的影響，不考慮底縫內(nèi)水體壓縮產(chǎn)生的附加縫隙動(dòng)水壓力。本實(shí)用新型的目的在于，針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種改進(jìn)了的量測水墊塘底板塊縫隙動(dòng)水壓力的試驗(yàn)裝置。
[0011]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0012]一種量測水墊塘底板塊縫隙動(dòng)水壓力的試驗(yàn)裝置，包括水墊塘和至少一個(gè)壓力傳感器，所述水墊塘包括沿水流方向可移動(dòng)的箱體、箱體底部的試驗(yàn)段、箱體底部與試驗(yàn)段的上下游兩端間分別形成橫縫的兩個(gè)非試驗(yàn)段，試驗(yàn)段與箱體底部之間設(shè)有襯板，所述襯板與試驗(yàn)段之間形成底縫，所述壓力傳感器穿過襯板進(jìn)入底縫，所述壓力傳感器沿橫向排列。
[0013]水墊塘是通過箱體、試驗(yàn)段和非試驗(yàn)段來模擬搭建。通過移動(dòng)箱體，可以改變射入水舌與試驗(yàn)段的相對(duì)位置，從而不僅能夠獲得縫隙動(dòng)水壓力沿橫向的分布規(guī)律，還可以測試縫隙動(dòng)水壓力沿縱向的分布規(guī)律。試驗(yàn)段位于襯板上，為便于維修和保養(yǎng)，襯板可以設(shè)置為可拆卸襯板。
[0014]進(jìn)一步地，所述試驗(yàn)段沿水流方向設(shè)有至少一條縱縫，所述縱縫將試驗(yàn)段分割成若干底板塊。
[0015]由于設(shè)置了橫縫和縱縫，綜合考慮了由橫縫和縱縫灌入的水體對(duì)縫隙動(dòng)水壓力的影響。
[0016]進(jìn)一步地，所述襯板上沿橫向開設(shè)至少一個(gè)揚(yáng)壓力施加孔，揚(yáng)壓力施加孔通過軟管與水箱連接，所述底縫通過揚(yáng)壓力施加孔與軟管相通。
[0017]在泄洪消能或水庫檢修的情況下，可以通過改變水箱內(nèi)的水頭，從而改變作用在底板塊底部的揚(yáng)壓力的大小。
[0018]進(jìn)一步地，還包括側(cè)壁，所述每個(gè)底板塊的四邊分別與側(cè)壁相接，每個(gè)底板塊分別通過側(cè)壁與襯板圍成底盒，所述的至少一個(gè)壓力傳感器設(shè)置在每個(gè)底盒中，與水流方向垂直的側(cè)壁上開有連通底盒與橫縫的第一縫隙，并且在第一縫隙的通路上設(shè)有控制第一縫隙相通或隔斷的第一止水閘門。
[0019]進(jìn)一步地，還包括側(cè)壁，所述每個(gè)底板塊的四邊分別與側(cè)壁相接，每個(gè)底板塊分別通過側(cè)壁與襯板圍成底盒，所述的至少一個(gè)壓力傳感器設(shè)置在每個(gè)底盒中，與水流方向平行的側(cè)壁上開有連通底盒與縱縫的第二縫隙，并且在第二縫隙的通路上設(shè)有控制第二縫隙相通或隔斷的第二止水閘門。
[0020]通過改變第一止水閘門和第二止水閘門關(guān)閉或打開的數(shù)目，可以測量每個(gè)底板塊的橫縫或縱縫在不同止水破壞程度下的縫隙動(dòng)水壓力。
[0021]作為一種優(yōu)選方式，每個(gè)底盒分別配有至少一個(gè)揚(yáng)壓力施加孔。
[0022]進(jìn)一步地，還包括隔板，所述隔板上開設(shè)有若干通孔，所述隔板將所述底盒分成上下兩個(gè)腔體。
[0023]隔板的作用是使施加的揚(yáng)壓力均勻和穩(wěn)定。
[0024]進(jìn)一步地，所述四邊分別通過彈性材料與側(cè)壁相接。
[0025]底板塊四邊與側(cè)壁之間設(shè)有彈性材料，能夠保證二者的緊密接觸，在實(shí)現(xiàn)止水的同時(shí)，保證不影響底板塊的振動(dòng)位移。彈性材料可以為橡皮等。
[0026]作為一種優(yōu)選方式，所述底板塊由橡膠制成。
[0027]橡膠可以模擬混凝土底板塊的形變，滿足柯西準(zhǔn)則，與實(shí)際工程相符，從而考慮了底縫內(nèi)水體壓縮產(chǎn)生的附加縫隙動(dòng)水壓力。
[0028]進(jìn)一步地，還包括至少一個(gè)位移傳感器，所述位移傳感器穿過襯板進(jìn)入底縫，所述位移傳感器沿橫向排列。
[0029]位移傳感器可以用來測量底板塊的形變，檢驗(yàn)底板塊是否發(fā)生了彈性破壞。
[0030]作為一種優(yōu)選方式，包括沿水流方向設(shè)置的軌道，所述箱體底部安裝有滑輪，所述箱體通過滑輪在軌道上移動(dòng)。
[0031]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型不僅能夠獲得縫隙動(dòng)水壓力沿橫向的分布規(guī)律，還可以測試縫隙動(dòng)水壓力沿縱向的分布規(guī)律；綜合考慮了由橫縫和縱縫灌入的水體對(duì)縫隙動(dòng)水壓力的影響；考慮了不同大小的揚(yáng)壓力對(duì)縫隙動(dòng)水壓力的影響；可以測量橫縫或縱縫在不同止水破壞程度下的縫隙動(dòng)水壓力；可以模擬混凝土底板塊的形變，考慮了底縫內(nèi)水體壓縮產(chǎn)生的附加縫隙動(dòng)水壓力，與實(shí)際工程更相符。
【附圖說明】
[0032]圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例的縱剖面圖；
[0033]圖2為本實(shí)用新型一實(shí)施例的俯視圖；
[0034]圖3為本實(shí)用新型試驗(yàn)段的橫剖面圖；
[0035]圖4為圖3中I部的放大圖；
[0036]圖5為圖3中的A-A剖視圖。
[0037]其中，I為地下水庫，2為潛水泵，3為輸水管道，4為上游水庫，5為溢流表孔，6為底縫，7為回水明渠，8為試驗(yàn)段，9為非試驗(yàn)段，10為尾水閘門，11為滑輪，12為軌道，13為量水堰，14為消能孔板，15為穩(wěn)水板，16為箱體，17為第一止水閘門，18為襯板，19為底板塊，20為底盒，21為揚(yáng)壓力施加孔，22為壓力傳感器，23為側(cè)壁，24為隔板，25為縱縫，26為橫縫，27為橡皮，28為第二止水閘門，29為通孔，30為第一縫隙，31為第二縫隙。
【具體實(shí)施方式】
[0038]如圖1至圖5所示，本實(shí)用新型的一實(shí)施例包括水墊塘和五個(gè)壓力傳感器22，所述水墊塘包括沿水流方向可移動(dòng)的箱體16、箱體16底部的試驗(yàn)段8、箱體16底部與試驗(yàn)段8的上下游兩端間分別形成橫縫26的兩個(gè)非試驗(yàn)段9，試驗(yàn)段8與箱體16底部之間設(shè)有襯板18，所述襯板18與試驗(yàn)段8之間形成底縫6，所述壓力傳感器22穿過襯板18進(jìn)入底縫6，所述五個(gè)壓力傳感器22沿橫向排列。包括沿水流方向設(shè)置的軌道12，所述箱體16