【技术实现步骤摘要】
一种水力学物理模型结构及边坡稳定性的判别方法
本专利技术涉及水利水电工程
,尤其涉及一种水力学物理模型结构及边坡稳定性的判别方法。
技术介绍
在水利水电工程中,泄水建筑物高速水流在经过挑流、底流或其他形式的消能后仍然具有较大的流速沿着河道向下游宣泄,并对河床及两岸边坡产生一定的影响。对于泄水建筑物狭窄、边坡陡峻的工程而言,尤其是当岩石风化程度高、节理裂隙发育、抗冲刷能力低下时,建筑物及边坡的防冲设计更是需要重点研究的课题。在水力学物理模型制作过程中,通常将模拟河道分为模拟河床2与模拟边坡3两个部分。如图1所示,模拟河床2制作成动床,河床覆盖层和基岩一般采用河沙、卵砾石或碎石等无粘性的散粒体进行模拟;模拟边坡3制作成定床(模拟边坡3包括与基墙1固定的沙土层31及抹设于沙土层31内侧面上的砂浆层32,以形成不可移动的固定边界),其根本原因是河沙、卵砾石或碎石等无粘性的散粒体的休止角在20°-45°之间,在自然状态下散粒体无法堆积成陡峻的边坡。在水力学模型试验过程中,水流力的作用使河床部分的散粒体发生冲刷或淘刷,形成冲刷坑,边坡部分为定床,边界不发生变化。通过对水流流速、流态、冲坑深度和冲坑形态的研究,分析河床的抗冲能力及边坡的稳定性,为建筑物及边坡的防冲设计提供依据。然而天然的情况是:水流力作用在边坡上,运动水体与边坡岩石节理块体之间存在着流体与固体两相介质相互作用的流固耦合关系,当把边坡作为固定边界处理时,流固耦合的空间力学问题转变成为单一介质的纯流体力学问题,流速、流态、水面波动和动水压力等单一 ...
【技术保护点】
1.一种水力学物理模型结构,包括固定于地基(4)上的两个基墙(1),以及铺设于地基(4)上的模拟河床(2),两个基墙(1)平行且间隔设置,所述模拟河床(2)位于两个基墙(1)之间,所述基墙(1)和模拟河床(2)之间连接有设于地基(4)上的模拟边坡(3);其特征在于,/n所述模拟边坡(3)包括堆载于基墙(1)内侧的沙土层(31)、堆载于沙土层(31)内侧的散粒体层(33),以及将散粒体层(33)围合以防止散粒体层(33)坍塌的网状围护结构(34);所述散粒体层(33)由与边坡岩石节理块体相匹配的散粒体颗粒(331)堆载而成;/n所述围护结构(34)的内侧面下部与模拟河床(2)相应的侧面抵接,所述围护结构(34)的内侧面上部形成模拟边坡(3)的坡面,两个模拟边坡(3)的坡面和模拟河床(2)的河床面围合形成河道(5);/n所述散粒体层(33)中的散粒体颗粒(331)可在水流的冲击下从围护结构(34)的网孔(35)中逸出至河道(5)中;所述围护结构(34)的内侧面上部在水流冲击下仍保持模拟边坡(3)的坡面形状。/n
【技术特征摘要】
1.一种水力学物理模型结构,包括固定于地基(4)上的两个基墙(1),以及铺设于地基(4)上的模拟河床(2),两个基墙(1)平行且间隔设置,所述模拟河床(2)位于两个基墙(1)之间,所述基墙(1)和模拟河床(2)之间连接有设于地基(4)上的模拟边坡(3);其特征在于,
所述模拟边坡(3)包括堆载于基墙(1)内侧的沙土层(31)、堆载于沙土层(31)内侧的散粒体层(33),以及将散粒体层(33)围合以防止散粒体层(33)坍塌的网状围护结构(34);所述散粒体层(33)由与边坡岩石节理块体相匹配的散粒体颗粒(331)堆载而成;
所述围护结构(34)的内侧面下部与模拟河床(2)相应的侧面抵接,所述围护结构(34)的内侧面上部形成模拟边坡(3)的坡面,两个模拟边坡(3)的坡面和模拟河床(2)的河床面围合形成河道(5);
所述散粒体层(33)中的散粒体颗粒(331)可在水流的冲击下从围护结构(34)的网孔(35)中逸出至河道(5)中;所述围护结构(34)的内侧面上部在水流冲击下仍保持模拟边坡(3)的坡面形状。
2.根据权利要求1所述的水力学物理模型结构,其特征在于,所述围护结构(34)的网孔(35)等效直径不小于5mm,且所述围护结构(34)的网孔(35)等效直径为散粒体颗粒(331)中值粒径的2~5倍。
3.根据权利要求2所述的水力学物理模型结构,其特征在于,所述围护结构(34)包括由多根竖向支撑杆(341)和多根横向支撑杆(342)纵横交错连接形成的框架结构。
4.根据权利要求3所述的水力学物理模型结构,其特征在于,所述横向支撑杆(342)的线型与对应的地形等高线的线型一致;所述竖向支撑杆(341)的线型与对应的地形剖面线的线型一致。
5.根据权利要求3所述的水力学物理模型结构,其特征在于,所述框架结构沿模拟河道长度方向的两端均与模型边壁固连,所述框架结构的底端与地基(4)固连。
6.根据权利要求3所述的水力学物理模型结构,其特征在于,所述围护结构(34)还包括包覆在所述框架结构上的纱网(343),所述纱网(343)的网孔形成所述围护结构(34)的网孔(35)。
7.根据权利要求1-6...
【专利技术属性】
技术研发人员:戴晓兵,周望武,
申请(专利权)人:中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司,
类型:发明
国别省市:湖南;43
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