理论教育 龙口合龙试验研究:拦石坎不再需要

龙口合龙试验研究:拦石坎不再需要

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:上下戗堤龙口不设任何加糙拦石坎措施。当B上=35m时戗堤龙口形成三角形断面,此后大石基本不再流失,而是在堤头下挑角处逐渐堆积升高形成石埂。下戗堤全线小石进占,仍未见流失,小石用量2.51万m3。下戗上挑角亦用中石进占,中石沿坡面略呈弧线下落,少量滚出坡脚的中石,部分被冲走,部分滞留于龙口戗堤范围。龙口无独立的四面体停留。

龙口合龙试验研究:拦石坎不再需要

本阶段试验龙口段起始宽度为100m;导流底孔全开敞泄,二期横向围堰拆除条件同前设计要求,上戗龙口部位原设计加糙齿坎按竣工图布置。上下戗堤龙口不设任何加糙拦石坎措施。

表7-1 截流(闭气后)终落及流速表

1.截流流量Q=10300m3/s

当流量Q=10300m3/s时,截流采用上戗堤单戗单向进占合龙,下戗堤单向尾随进占,不承担落差的施工方式。经探索,下戗尾随进占滞后于上戗30m时,即可达到不承担截流落差的目的。上戗龙口从B=100m合龙至0m,下戗龙口从B=130m合龙至30m。其龙口区的基本水力学参数如表7-2所示。

表7-2 龙口段水力学参数表(Q=10300m3/s,上戗截流下戗尾随)

①截流落差系指H茅坪一-H三斗坪,下同。

进占过程中抛投材料的使用及稳定流失情况如下:

上仓堤上挑角采用中石进占,下挑角采用小石进占。进占到B=80m,上挑角滚出坡脚至渠底的中石开始沿渠底滚动流失,下挑角小石应在上挑角中石保护下进占,否则滚出坡脚即冲走流失。本段进占用料:中石2.64万m3,小石1.81万m3

下戗堤采用小石进占,未见抛投材料流失,仅因下戗堤头上挑角顶冲主流,受不稳定水流影响,有个别小石沿戗堤迎水面横向运动。本段进占用料:小石3.93万m3

上戗堤上挑角先用中石进占,当进占至B=65m时,坡面抛投料呈弧线向下滚动,当滚出坡脚处于齿坎范围内时,有少量流失;若滚至齿坎范围外则大多数冲走流失,此时换用大石,流失减少。下挑角用小石滞后上挑角3~5m进占,少量流失;若突前进占则大量流失。本段进占共用抛投料:大石0.51万m3、中石0.66万m3、小石1.28万m3

下戗堤全线小石进占,未见有流失,小石用量2.37万m3

上戗上挑角用大石进占,当大石滚落出坡脚外即被冲走,最远可冲至下戗口门处,但大多数堆积于纵向围堰右侧堰脚处。下挑角小石进占,部分淘刷冲失,最远至下戗口门外。当B=35m时戗堤龙口形成三角形断面,此后大石基本不再流失,而是在堤头下挑角处逐渐堆积升高形成石埂。下挑角小石仍需滞后进占,有部分流失,最远仍可冲至下戗口门。上戗此段进占共用抛投料:大石1.59万m3,小石1.11万m3

下戗堤全线小石进占,仍未见流失,小石用量2.51万m3

上戗堤龙口已形成三角形断面,上挑角可用中石进占,进占过程中抛投的中石沿坡面滚动,于下挑角石埂处止动堆积,基本无中石冲出戗堤范围。随着上挑角逐渐合龙,下挑角用小石跟进加宽加高戗堤,最终完成上戗截流。本段共用抛投材料中石1.0万m3、小石1.32万m3

上戗在B=100→0m合龙过程中共用抛投材料11.92万m3。其中大石2.1万m3、中石4.3万m3、小石5.52万m3。流失总量(由于受模型缩尺、抛投强度、选用材料、抛投方式等因素的影响,有关流失参数仅作参考,下同)0.15万m3,占抛投总量约1.2%。

下戗在B=130→30m跟进过程中,共用抛投材料11.85万m3,全为小石。流失总量0.07万m3,占抛投总量约0.6%。(www.daowen.com)

2.截流流量Q=12200m3/s

截流流量Q=12200m3/s,试验采用双戗单向进占,进占过程中上戗承担截流总落差的2/3~3/4,下戗承担截流总落差的1/3~1/4。上戗龙口起始宽度B=100m。为达到下戗承担截流总落差的1/3~1/4,经探索,下戗起始宽度B=90m。龙口合龙过程中,上、下戗口门进占配合及基本水力学参数如表7-3所示。

表7-3 龙口段基本水力学参数表(Q=12200m3/s,双戗堤单进合龙)

当上下戗龙口底部糙率系数n=0.027(原型值)时,进占过程中抛投材料的使用及稳定流失情况如下:

上戗堤上挑角采用中石进占,进占过程中中石已开始沿坡面呈弧线下落,滚落出戗堤坡脚(量较小)的中石即被水流冲走,渠底无抛投材料滞留。下挑角小石跟进,由于戗堤挑流的影响,下挑角小石时有被淘刷冲走。冲出戗堤范围的抛投材料,一部分呈条带状顺水流延伸,一部分散布于明渠,少量甚至冲出下戗口门外。上戗堤头最大垂线平均流速为5.05m/s。

下戗上挑角亦用中石进占,中石沿坡面略呈弧线下落,少量滚出坡脚的中石,部分被冲走,部分滞留于龙口戗堤范围。由于上挑角顶冲主流,加之从上龙口泄下的水流紊动较强,致使上挑角水位波动较大(约±0.6m),坡面已稳定的抛投材料会被冲动下滑,也出现小范围坍塌。下挑角小石跟进,滚出坡脚的小石部分被水流带走。下戗堤头最大垂线平均流速4.26m/s。

上戗堤上挑角先用中石突前进占,中石仍呈弧线下落,滚出坡脚的中石无一例外被水流冲走。随着口门的缩窄,上坡面逐渐形成冲刷面,进占至B上=80m,中石开始大量启动流失,改换大石进占,大石仍沿坡面呈弧线下落,滚落出坡脚的量有所减少,但出坡脚的大石仍大部分被冲走,少量紧靠坡脚的大石止动,龙口基本无抛投材料滞留。下挑角小石辅以中石滞后5~8m跟进,下坡脚有少量冲淘流失。上戗堤头最大垂线平均流速5.25m/s。共用抛投材料4.05万m3,其中大石0.35万m3、中石1.92万m3、小石1.78万m3

下戗堤上挑角中石、下挑角小石进占,随着龙口缩窄,滚出坡脚的中石部分被冲失,小石也有少量流失。由于上挑角顶冲水流,水位波动致使少量中石启动流失。下戗堤头最大垂线平均流速5.34m/s,共用抛投材料3.18万m3,其中中石1.59万m3,小石1.59万m3

此段为截流合龙进占较困难的一段,上挑角仍用大石突前进占,大石沿冲刷面弧线下落,出坡脚均被水流带走,龙口无独立的大块石滞留。进占至B上=55m时,上挑角试用20t混凝土四面体进占,抛投64块,流失32块;试用30t混凝土四面体,抛投54块,流失27块。龙口无独立的四面体停留。下挑角中石辅以小石滞后进占,少量流失。流失的部分大中石聚积于纵向围堰边上戗轴线下110~250m处。上戗堤头最大垂线平均流速6.41m/s,共用抛投材料2.45万m3,其中大石1.26万m3,中石0.53万m3,小石0.66万m3

下戗堤上挑角中石,下挑角中小石进占,少量小石流失。下戗堤头最大垂线平均流速5.51m/s,共用抛投材料1.65万m3,其中中石0.76万m3,小石0.89万m3

上戗上挑角采用大石突前5~8m进占,进占过程中大石沿戗堤冲刷面弧线下落,冲刷流失较多,流失的大石大多堆积于戗堤断面以下,纵向围堰堰脚处,呈条状分布,并随着口门的进占缩窄,堆积头部逐渐向上延伸形成石埂。进占至B=35m时,龙口形成三角形过流断面,冲失的抛投材料堆积体头部也同戗堤坡脚相接,开始起到“拦石坎”的作用,随着进占的继续,“拦石坎”逐渐抬高,抛投材料流失量大大减少。下挑角采用中石辅以小石进占,有少量流失。上戗堤头最大垂线平均流速7.47m/s。共用抛投材料3.1万m3,其中大石1.32万m3、中石0.92万m3、小石0.86万m3

下戗堤上挑角采用中石辅以大石突前进占、下挑角中小石滞后进占,少量抛投材料流失,下戗堤头最大垂线平均流速6.08m/s。共用抛投材料2.64万m3,其中大石0.33万m3、中石0.99万m3、小石1.32万m3

上戗堤上挑角采用中大石进占先行合龙,下挑角小石随后跟进合龙,由于“拦石坎”作用,抛投材料少有流失。但由于合龙端渗流较严重,背水侧(下挑角)跟进的小石有被渗透流冲刷坍滑现象,最终形成的下游坡要稍缓。上戗本段进占共用抛投材料2.28m3,其中大石0.33万m3、中石0.79万m3、小石1.16万m3

上戗堤B=100→0m共用抛投材料11.88万m3,其中大石3.26万m3、中石4.16万m3、小石4.46万m3m。流失总量0.48万m3,占抛投总量的4%。其中大、中、小石所占比例分别约为15%、35%、50%。

下戗堤B=90→32m,共用抛投材料7.47万m3,其中大石0.33万m3、中石3.34万m3、小石3.8万m3。流失总量0.08万m3,占抛投总量的1.1%,其中大、中、小石所占比例分别约5%、40%、55%。

戗堤的进占与流失同龙口底部的粗糙程度也有很大关系,当上戗龙口底面糙率系数n降至0.018(原型值)时,抛投材料的流失将更加严重,当上戗进占至B=40m时,上挑角大石已开始大量起动流失,抛投20t四面体18个,16个被冲失;抛投3~5t块石串(4个1串)12串,流失11串;抛投30t混凝土四面体8块,全部流失;抛投30t钢筋笼4个,全部流失;抛投20t四面体串(4个一串)3串,全部流失。此时上戗堤头最大垂线平均流速达6.76m/s,向前进占已非常困难。

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