加筋无黏性土石坝漫顶溃坝试验研究-中国水利水电科学研究院学报.PDFVIP

第15 卷 第4 期 中国水利水电科学研究院学报 Vol. 15 No.4 2017 年8 月 Journal of China Institute of Water Resources and Hydropower Research August ，2017 文章编号：1672-3031（2017 ）04-0263-09 加筋无黏性土石坝漫顶溃坝试验研究 王秋生，王洪洋，苏瑞林 （北京工业大学 建筑工程学院，北京 100124） 摘要：研制了封闭式循环供水土石坝溃坝模型试验装置，并应用该装置开展了室内模型试验，对加筋无黏性均质 土坝的溃坝过程进行了系统研究，探讨了坝体加筋对溃坝流量过程线的影响规律。研究结果表明：在水泵出水口 设置消能弯管和挡水隔板可保证模型上游供水的稳定性，在试验装置侧面设置连接上下游的U 型测流弯管，把明 渠流转化为满管管流，在U 型弯管下侧平直段安装电磁式流量计量测溃口流量，可有效提高流量过程线的测量精 度；加筋无黏性均质土坝的漫顶溃坝过程可分为坝体下游未加筋区域、加筋嵌固区和上游未加筋区域破坏3 个阶 段；随着加筋体埋深的增加，峰值流量呈现先增大、后减小，再增大的变化规律，在坝高的35 % ～50 %范围内埋 设加筋体，能够降低溃坝峰值流量；减小加筋体竖向间距能有效延滞溃坝峰现时间。 关键词：加筋；土石坝；漫顶；溃坝；模型试验 中图分类号：TV 131.61 文献标识码：A doi ：10.13244/j.cnki.jiwhr.2017.04 .004 1 研究背景 土石坝一旦发生溃坝，将严重影响下游居民的生命财产安全。比如河北“63.8”暴雨造成中小型水 ［1］ 库垮坝失事319 座，冲毁村庄106 个，致使1 467 人死亡 ；河南“75 .8”暴雨造成板桥、石漫滩两座大 2 型水库，田岗、竹沟两座中型水库和58 座小型水库垮坝，造成12 000 km 土地受淹，1 100 万人受灾； ［2 ］ ［3 ］ 青海省沟后水库溃坝造成下游居民死亡288 人，失踪40 人 。据统计 ，1954—2007 年，我国共有 -4 3 503 座水库发生溃决，所溃大坝中98 % 以上是土石坝，年均溃坝率为7 .6× 10 ，远高于世界平均溃 -4 坝率（2× 10 ）。尽管2007 年我国启动了大规模的病险水库除险加固，但在2010—2013 年间，仍有20 ［4］ 余座水库大坝发生溃坝。漫顶溃坝是土石坝溃坝的重要破坏形式 。漫顶溃坝的计算模型主要有机理模型 ［5-9 ］ 和统计模型两类 ，尽管近年来发展了大量的土石坝漫顶溃坝计算模型，但是由于溃坝实测资料 匮乏，这些模型没有得到系统的实际工程事故验证。模型试验是研究土石坝溃坝机理、提出并验 证计算模型的重要手段。近年来，国内外学者开展了大量的土石坝漫顶溃坝模型试验［10- 17 ］，对均 ［18 ］ 质土石坝的漫顶溃坝过程进行了划分 ，探讨了均质土石坝的漫顶溃坝机理。但是这些模型试验 主要针对均质土石坝。土工合成材料作为一种经济有效的加筋材料，在土石坝抗震加固中得到了广 ［19-20 ］ 泛应用 。由于坝体结构对地震波的放大效应，坝体上部加速度反应较大，一般对坝体上部1/5~ 1/