当地材料坝坝体溢洪道水力特性与稳定性研究

论文摘要

本论文结合工程实例及相关试验,进行了当地材料坝坝体溢洪道水力特性及叠瓦式底板抗滑稳定性方面的研究。通过水力学模型试验,对三种堰型应用于当地材料坝坝体溢洪道时的过流能力及其体型参数对流量系数的影响进行了研究,结果表明:圆弧曲线堰和翼形堰的泄流能力优于梯形堰,并且其结构特征与流量系数间具有密切的联系。同时,提出了两种曲线堰型应用于当地材料坝坝体溢洪道控制堰的尺寸确定方法。在研究当地材料坝坝体溢洪道泄槽水面线相关问题时,针对不同的控制堰型式,利用试验观测得到了相应的控制断面起算水深变化规律;分析了掺气挑坎对泄槽水面线的扰动影响,提出了在无试验条件情况下对坎后水深的估算方法。对泄槽底板静力抗滑稳定分析中所涉及到的动水荷载问题进行了研究。通过理论分析,提出了广义拖曳力的概念并推导出拖曳力的计算公式,分析了影响拖曳力的主要因素;根据已有的试验资料及理论成果对作用于底板的动水压力和脉动压力的确定方法进行了探讨,并依据当地材料坝坝体溢洪道的结构特殊性和泄水安全的重要性,对有关参数的合理取值提出了建议。针对叠瓦式构造底板的特殊结构形式,在分析受力情况的基础上,提出了应用于该结构形式底板的抗滑稳定计算公式;研究了在相同泄槽底坡情况下不同位置处底板的抗滑稳定性;分析了动水压力、脉动压力、拖曳力对底板稳定性的影响;同时,对若干底板加固措施的作用及效果进行了分析。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1. 概述
• 1.1 论文研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外的研究现状
• 1.2.2 国内的研究现状
• 1.3 论文的研究内容
• 2. 当地材料坝坝体溢洪道的堰型及其过流能力研究
• 2.1 概述
• 2.2 梯形堰过流能力试验研究
• 2.2.1 已有的梯形堰研究成果
• 2.2.2 本文的试验研究成果
• 2.3 应用于当地材料坝坝体溢洪道的圆弧曲线堰过流能力试验研究
• 2.3.1 模型设计
• 2.3.2 试验成果及分析
• 2.3.3 圆弧曲线堰结构尺寸设计
• 2.4 应用于当地材料坝坝体溢洪道的翼形堰过流能力试验研究
• 2.4.1 试验条件简介
• 2.4.2 试验结果及分析
• 2.4.3 翼形堰用于过水土石坝时的结构尺寸确定方法
• 2.5 本章小结
• 3. 当地材料坝坝体溢洪道水面线确定的几个问题探讨
• 3.1 泄槽水面线起算水深的确定
• 3.2 两种泄槽水面线计算方法的比较
• 3.2.1 改进的水力指数法
• 3.2.2 分段求和法
• 3.2.3 两种方法计算结果比较
• 3.3 掺气挑坎对泄槽水面线的影响分析
• 3.4 本章小结
• 4. 坝体溢洪道泄槽动水荷载计算的几个问题探讨
• 4.1 设置掺气挑坎情况下泄槽底板水流拖曳力的计算
• 4.1.1 拖曳力计算公式概述
• 4.1.2 对带有掺气挑坎的泄槽底板水流拖曳力计算公式的推导
• 4.1.3 影响拖曳力的几个因素分析
• 4.1.4 拖曳力公式计算值与相关试验实测值的比较
• 4.2 泄槽底板脉动压力的计算
• 4.2.1 脉动压力计算公式概述
• 4.2.2 参数取值及推荐算法
• 4.3 设置掺气挑坎时泄槽底板动水压力的计算
• 4.3.1 实测动水压力分布情况
• 4.3.2 底板动水压力的计算
• 4.4 本章小结
• 5. 当地材料坝坝体溢洪道叠瓦式构造底板的抗滑稳定分析
• 5.1 问题的提出
• 5.2 泄槽底板抗滑稳定分析计算简图与计算公式
• 5.3 影响泄槽底板稳定性各因素的分析
• 5.3.1 算例与计算基本条件
• 5.3.2 相同泄槽底坡情况下不同位置处底板的抗滑稳定性分析
• 5.3.3 脉动压力与拖曳力对单块底板稳定的影响分析
• 5.3.4 不同底板结构形式与加固措施对稳定性的影响
• 5.4 本章小结
• 6. 结语
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历