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【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水利水电工程中水库渗漏处理领域,具体涉及一种高水头条件下坝后精准控制灌浆灌入量计算方法。
技术介绍
1、在水利水电工程建设或长期运行当中,高水头条件下通过岩溶管道、岩体孔隙与岩体裂隙发生渗漏问题的情况时有发生,特别是在岩溶地区,发生的频率更为普遍。渗漏通道大多与江水或库水连通,入渗口一般位于水下甚至是深水区,查明入渗口数量及位置难度非常大;且在高水头、大流速条件下,无论是入渗口封堵还是中间嵌堵,均存在因动水带走封堵材料而导致的工程量大、成本高、施工复杂、工期长等问题。在工程建设或投产蓄水运行期间容易发生过高水头大流量渗漏问题,采取入口或中间封堵不可行或者效果不佳。因此,目前多采用坝后或廊道内进行灌浆封堵的措施。但是,该技术存在的最大困扰是灌浆时对灌入量不能做到准确测算,因而灌浆不能按照灌入量进行“精准”控制,实际施工时只能凭借施工人员的工程经验,跟着“感觉”灌浆,从而导致灌入量往往远超过工程实际需要,造成巨大浪费。
2、坝后精准控制灌浆技术难度大,影响灌浆量的因素众多,其中,主要的因素包括上下游水头差、渗漏通道大小及分布、孔隙分布、裂隙发育程度、流速、岩体条件、灌浆压力等。浆液不仅需要充填渗漏管道本身,还要充填渗漏通道周边一定范围内岩体内的孔隙以及扩散范围内的微裂隙,同时,还要求封堵体在高水头条件下能够满足抗剪强度及稳定要求。因此,为达到精准控制灌浆的目的,必须准确测算满足工程要求的灌浆量。
3、在高水头条件下,很多水库在坝后或廊道内出现管道型、孔隙型或裂隙型渗漏,一般采取在坝后或廊道内进行
技术实现思路
1、针对目前高水头条件下坝后或廊道内灌浆对灌入量没有准确理论计算方法的问题(已有文献未能充分考虑灌浆扩散半径、管路、止水箱、渗漏管道中前端弧形堆积区的耗浆量),本专利技术目的在于提供一种高水头条件下坝后精准控制灌浆灌入量计算方法,本专利技术综合考虑水头、灌浆管路、止水箱(盒)、封堵体、孔隙分布、岩体微裂隙大小等对耗浆量有影响的主要因子,建立了理论模型,通过测算各部分的灌浆分量,进而可准确测算可能的灌浆量,解决了以往灌浆(耗灰)量算不准、施工跟着“感觉”走、缺乏理论指导的问题。根据本专利技术方法计算的灌浆量,在确保安全的前提条件下,可进行“精准”控制灌浆,减少浆液浪费,有效节约工程投资。
2、为实现上述目的,本专利技术通过下述技术方案实现:
3、一种高水头条件下坝后精准控制灌浆灌入量计算方法,其特征在于,包括如下步骤:
4、s1、获取上游库水高程与渗漏通道出口高程;
5、s2、获取渗漏通道的近似半径;
6、s3、获取岩体中的孔隙率,以及与渗漏通道直接相连的较大孔隙的半径与长度;
7、s4、确定灌浆管的直径与长度,计算管路占浆的体积;
8、s5、选取合适的尺寸分别为、、的灌浆止水盒,计算灌浆止水盒的体积;
9、s6、基于已获取的上游库水高程、渗漏通道出口高程和渗漏通道的近似半径,计算灌浆封堵体主体段的长度与体积;
10、s7、灌浆封堵体主体段形成后,浆液会逐渐在前端堆积形成一个不规则的弧形堆积区即为灌浆封堵体辅助段,计算灌浆封堵体辅助段的长度与体积;
11、s8、基于已获取的与渗漏通道直接相连的较大孔隙的半径与长度,计算浆液填满与渗漏通道直接相连的较大孔隙的浆液体积;
12、s9、基于已获取的渗漏通道的近似半径、岩体中的孔隙率和灌浆封堵体主体段的长度,计算浆液扩散到岩体微裂隙的浆液体积;
13、s10、考虑安全系数,汇总计算、、、、、,得到;
14、s11、基于采用的相应水灰比浆液的密度和,计算灌浆耗灰量;
15、s12、判断灌浆耗灰量是否满足以下对应关系:坝后水体渗漏量q<0.5m3/s时,灌浆耗灰量为50~100t;坝后水体渗漏量0.5m3/s<q<1m3/s时,灌浆耗灰量为100~150t;坝后水体渗漏量q>1m3/s时,灌浆耗灰量为150~200t;若满足,则合理并结束;若不满足,则不合理并重复上述步骤。
16、优选地,步骤s4中,体积的计算公式如下:
17、 (1)
18、式(1)中,、分别为灌浆管的直径与长度。
19、优选地,步骤s5中,体积的计算公式如下:
20、 (2)
21、式(2)中,、、分别为灌浆止水盒的长、宽、高。
22、优选地,步骤s6中,长度与体积的计算公式如下:
23、 (3)
24、 (4)
25、式(3)和(4)中,为抗滑稳定安全系数;为水体的密度;、分别为上游库水高程、渗漏通道出口高程;为渗漏通道的近似半径;为封堵体粘聚力;为灌浆封堵体主体段周边与岩体的有效接触系数。
26、优选地,步骤s7中,长度与体积的计算公式如下:
27、 (5)
28、 (6)
29、式(5)和(6)中,为灌浆封堵体主体段的长度;为渗漏通道的近似半径。
30、优选地,步骤s8中,体积的计算公式如下:
31、= (7)
32、= (8)
33、式(7)和(8)中,n为与渗漏管道直接相连的较大孔隙的数量;为第i条较大孔隙的半径;为第i条较大孔隙的长度;为第i条较大孔隙中充填的浆液体积。
34、优选地,步骤s9中,体积的计算公式如下:
35、 (9)
36、 (10)
37、式(9)和(10)中,为岩体中的孔隙率,r为扩散半径,、、分别为岩体的干容重、比重及水容重。
38、优选地,步骤s9中,体积的计算公式如下:
39、 (11)
40、式(11)中,、、、、、分别为灌浆管路占浆体积、灌浆止水箱的体积、灌浆封堵体主体段的体积、灌浆封堵体辅助段的体积、浆液扩散到岩体微裂隙的体积、浆液填满与渗漏通道连接的较大孔隙的体积对应的体积安全系数。
41、优选地,步骤s10中,灌浆耗灰量的计算公式如下:
42、 (12)
43、式(12)中,为相应水灰比浆液的密度。
44、相比于现有技术,本专利技术主要有如下优点及有益效果:
45、1)高水头条件下控制灌浆(耗灰)量的测算是一大难题,本专利技术解决了以往算不准、浪费严重、缺乏理论指导的问题。
46、2)本专利技术综合考虑了水头差、灌浆管路、止水箱(盒)、封堵体、孔隙、岩体微裂隙、管道前端堆积体等对灌入(耗灰)量计算有影响的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高水头条件下坝后精准控制灌浆灌入量计算方法,其特征在于,包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述的高水头条件下坝后精准控制灌浆灌入量计算方法,其特征在于,步骤S4中,体积的计算公式如下:
3.根据权利要求1所述的高水头条件下坝后精准控制灌浆灌入量计算方法,其特征在于,步骤S5中,体积的计算公式如下:
4.根据权利要求1所述的高水头条件下坝后精准控制灌浆灌入量计算方法,其特征在于,步骤S6中,长度与体积的计算公式如下:
5.根据权利要求1所述的高水头条件下坝后精准控制灌浆灌入量计算方法,其特征在于,步骤S7中,长度与体积的计算公式如下:
6.根据权利要求1所述的高水头条件下坝后精准控制灌浆灌入量计算方法,其特征在于,步骤S8中,体积的计算公式如下:
7.根据权利要求1所述的高水头条件下坝后精准控制灌浆灌入量计算方法,其特征在于,步骤S9中,体积的计算公式如下:
8.根据权利要求1所述的高水头条件下坝后精准控制灌浆灌入量计算方法,其特征在于,步骤S9中,体积的计算公式如下:
9.根据
...【技术特征摘要】
1.一种高水头条件下坝后精准控制灌浆灌入量计算方法,其特征在于,包括如下步骤:
2.根据权利要求1所述的高水头条件下坝后精准控制灌浆灌入量计算方法,其特征在于,步骤s4中,体积的计算公式如下:
3.根据权利要求1所述的高水头条件下坝后精准控制灌浆灌入量计算方法,其特征在于,步骤s5中,体积的计算公式如下:
4.根据权利要求1所述的高水头条件下坝后精准控制灌浆灌入量计算方法,其特征在于,步骤s6中,长度与体积的计算公式如下:
5.根据权利要求1所述的高水头条件下坝后精准控制灌浆灌入量计算方法,其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员:邹德兵,杨启贵,闵征辉,闫福根,郭建华,熊瑶,位思佳,
申请(专利权)人:长江勘测规划设计研究有限责任公司,
类型:发明
国别省市:
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