理论教育 拦石坎抗冲稳定试验结果分析

拦石坎抗冲稳定试验结果分析

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:试验中上戗龙口拦石坎范围为100m×36m,采用20t混凝土四面体铺设二层,共计542块。拦石坎前排四面体有少量后移挤紧现象。下戗拦石坎较稳定,未见有四面体移动流失。当Q=42400m3/s时,上戗拦石坎稳定情况类似于Q=35100m3/s,前2~3排四面体有移动挤紧现象,拦石坎右端头有一定量四面体流失,试验冲刷6h(原型值)共流失四面体15块。下戗拦石坎上的最大垂线平均流速、最大顶面流速Vmax均发生于拦石坎右端头部位。拦石坎范围特征流速见表7-12。

拦石坎抗冲稳定试验结果分析

由于三期截流龙口合龙时段是2002年11月~2002年12月,因此拦石坎施工必须提前实施。若拦石坎施工于2002年汛前实施,拦石坎必须有足够的抗冲能力以抵御汛期洪水;若2002年汛后10月份施工,拦石坎也必须有足够抵御大流量的能力。此时导流底孔不具备分流能力,所有流量均由导流明渠通过。

(一)拦石坎于2002年汛后施工

试验主要研究了拦石坎抵御10月上、中、下旬20年一遇最大日平均流量42400 m3/s、35100m3/s、27700m3/s的能力。

试验中上戗龙口拦石坎范围为100m×36m,采用20t混凝土四面体铺设二层,共计542块。下戗龙口拦石坎范围为100m×20m,采用20t混凝土四面体铺设一层共计100块(5排20列),上下戗拦石坎底部明渠糙率系数n=0.019(原型值)。

当Q=27700m3/s时,上、下戗拦石坎均能保持完整形象,未见有四面体移动流失。

当Q=35100m3/s时,上戗拦石坎顶面个别四面体由于初始“咬嵌”不甚紧密,有少量移动后调整稳定。拦石坎前排四面体有少量后移挤紧现象。拦石坎右端头受上纵堤头挑流的扰动作用,有少量四面体起动流失,试验冲刷6h(原型值)共流失7块。下戗拦石坎较稳定,未见有四面体移动流失。

当Q=42400m3/s时,上戗拦石坎稳定情况类似于Q=35100m3/s,前2~3排四面体有移动挤紧现象,拦石坎右端头有一定量四面体流失,试验冲刷6h(原型值)共流失四面体15块。下戗拦石坎前排有10个四面体下移挤紧(最大下移量小于5m),右端头受水流冲刷四面体有部分移动,其中2块移出护底范围(约5m)。各级流量下拦石坎部位水力学参数见表7-10。

表7-10 拦石坎范围抗冲水力学参数表(Q=27700~42400m3/s)

上戗拦石坎上的最大垂线平均流速、最大顶面流速Vmax均发生于拦石坎的中部位置。下戗拦石坎上的最大垂线平均流速、最大顶面流速Vmax均发生于拦石坎右端头部位。

(二)拦石坎于2002年汛前施工

1.上、下戗设拦石坎

上、下戗拦石坎范围均为100m(底)×50m(宽)×5m(高),采用单层20t混凝土四面体(290个)上抛大块石结构。龙口底部糙率系数n=0.019。(www.daowen.com)

当Q=60300m/s(5年一遇最大日平均流量)时,上戗拦石坎上挑角大块石受水流作用间歇单个或少量群体起动流失,被大块石覆盖之四面体逐渐冲出,少量四面体也发生流失,使拦石坎右端头部呈流线形。拦石坎迎水侧距纵堰边约25m处,受水流作用,大块石及四面体挤压后移,形成一深约5m之缺口,拦石坎顶有个别大块石起动流失。试验冲刷1h(原型10h),拦石坎长度冲蚀约3m,共流失四面体3块,流失的四面体及大块石大多止动于明渠底部50m至45m的过渡区,也有少量大块石冲至下戗拦石坎处。下戗右端上挑角大石少量冲失,个别四面体裸露但未有移动流失。

当流量进一步加大到Q=66800m3/s(1954年实测洪水,相当于十年一遇最大日平均流量),冲刷1h(原型10h),拦石坎形态基本同前,右端进一步刷蚀约2m,大块石少量流失,四面体又流失2块。下戗拦石坎右端有少量大块石进一步流失,四面体未见流失。

上戗拦石坎经Q=60300~66800m3/s流量冲刷2h(原型20h),长度共冲蚀5m,流失大块石约330m3,20t四面体5块。下戗拦石坎流失大块石约80m3,未有四面体流失,各级流量下拦石坎范围的特征流速见表7-11。

表7-11 拦石坎范围抗冲流速表(Q=60300~66800m3/s,上下戗20t四面体加大块石拦石坎)

若上戗拦石坎长度汛前施工70m长,受纵向围堰挑流的影响,大块石及四面体的流失将更加严重;若仅施工50m长时,冲刷及流失情况同拦石坎施工长度100m相仿。

2.下戗设拦石坎

上戗不设拦石坎,下戗拦石坎的结构、范围、材料同“1.”。下戗龙口底部糙率系数n=0.019。

当Q=66800m3/s时,下戗拦石坎整体形态基本能保持,主要被冲部位在右端头。受水流作用右端头边角大块石部分起动流失,形状由直角逐渐变成圆角,四面体也有少量流失。模型试验冲刷1h(原型10h),共冲失四面体3块,右端头上挑角形成约8m×12m三角形缺口。

进一步加大流量至Q=72300m3/s(20年一遇最大日平均流量),下戗拦石坎右端头大块石进一步起动流失,四面体也有流失。试验冲刷1h(原型10h),四面体再流失2块。经66800~72300m3/s共计冲刷2h(原型20h),拦石坎长度冲蚀约3m。拦石坎范围特征流速见表7-12。

表7-12 下戗拦石坎范围流速表(Q=66800~72300m3/s)

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