[发明专利]一种土石坝漫顶溃坝现场试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种溃坝试验方法，具体涉及一种土石坝漫顶溃坝现场试验方法。

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。

目前，国内外针对溃坝开展了众多的现场试验，国外对于引冲槽的研究较少，主要是因为：国外的筑坝材料以沙颗粒为主，在较小的水流条件下便能实现溃坝过程；另一方面，国外开展试验普遍存在坝体较小的特点，采用机械构建引冲槽方便快捷，因此对于引冲槽的构建技术要求不高。而国内的筑坝材料以粘性土为主，坝体体型较大。发明人曾多次开展现场溃决试验，试验前，曾尝试采用窦国仁、张瑞瑾等人的泥沙输移公式计算筑坝材料的起动切应力及流速，以设计引冲槽，事实证明，当前粘性土泥沙输移机理尚不成熟，计算结果存在较大偏差，导致多次现场试验未能成功，损失巨大。

而且，在国内外进行土石坝漫顶试验时，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，再在坝体顶部开挖一条引冲槽，然后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，针对模拟国内的粘性土均质坝漫顶溃坝试验的特点，提出一种能在试验开始后才形成漫顶并且在水流的冲刷下能顺利形成溃坝的试验方法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：提出一种适用国内粘性土质的土石坝漫顶溃坝现场试验方法。

本发明为解决上述技术问题提出的技术方案是：一种土石坝漫顶溃坝现场试验方法，其特征在于具有以下步骤：

a、用土石物料堆筑试验坝体，并确定试验坝体的高度H、试验坝体的下游坡度1：n；

b、通过现有的泥沙起动摩阻流速试验测定所述试验坝体的筑坝材料的起动摩阻流速u_*，并通过下面的无量纲公式计算出可使坝体溃坝的最小漫顶水深h；

当所述试验坝体的坡度为1：2时，所述用于计算坝体溃坝漫顶水深h的无量纲公式为u2g=0.057h-0.052hexp(-115.29hH-0.18);]]>

当所述坡度为1：2.5时，所述用于计算坝体溃坝漫顶水深h的无量纲公式为u2g=0.049h-0.044hexp(-1.1315.29hH-0.18);]]>