一种河工物理模型护底排的模拟制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种水利河床守护模拟技术，尤其是涉及一种河工物理模型护底排的 模拟制作方法。
【背景技术】
[0002] 冲积河流河岸及洲滩守护工程中多采用软体排护底结构，软体排护底结构整体性 好，能适应河床变形，施工方便、价格较低，能达到设计所预期的整治效果。
[0003] 以长江中下游的航道整治及护岸工程为例，工程多采用聚丙烯编织布，利用它们 所具有的隔离、反滤、加筋等功效，将其缝制成软体排垫，再在其上施加压载形成软体排，用 于河床守护。故软体排结构主要由排垫和砼压载体两大部分组成，软体排结构又主要分为 D型排与X型排两种，D型排采用小型矩形砼块作压载体（即砼压载体），压载体之间缝隙 较大，主要用于施工水位以下部位的河床防护，其排垫单块规格为50mX40m(长X宽）。排 垫采用250g/m 2的聚丙烯编织布缝制加筋而成，为便于施工时排垫容易沉放至指定位置及 保证排体的稳定性，排垫上按矩阵的形式系接有砼压载体，该压载体为C20砼块体，平面形 状呈现为长方形，其尺寸为40cmX26cmX10cm(长X宽X厚），其重量为21.93kg。X型 排采用较大的矩形砼块压载体，压载体之间缝隙较小，通过采取一定的措施，具有较好的防 老化能力，该排主要用于枯季出露水面的滩地的守护。其排垫单块规格为50mX28m(长X 宽）。
[0004] 对于复杂的河道治理工程，往往需要采用河工物理模型的研宄手段论证整治方案 的合理性，因此，往往也需要在物理模型中布置护底排等整治建筑物。采用什么样的材料来 模拟护底排中的排垫、压载块，才能满足模型的相似性要求，是保证试验成果可靠性的重要 保障；其次长江中下游护岸、护滩等范围较大，河工模型中需要制作的排体面积也较大，压 载块的制作量往往十分巨大。
[0005] 以单块规格为50mX 40m(长X宽）的原型排垫为例，如模型比尺采用1:80,则模 型排垫规格为0. 625mX0. 5m;压载体原型尺寸为40cmX26cmX10cm(长X宽X厚），相应 模型压载块规格为8. OmmX 3. 25mmX I. 25mm，一个排垫压载块数量约为7920块。对于护岸 工程，排体横断面方向的宽度多为100~200m，沿程长度往往达几公里。若模型模拟的排体 范围为I. 25mX 20m，则须制作排垫规格为0. 625mX 0. 5m的模型软体排为80块，压载块数量 将达 63. 36 X IO4块。
[0006] 以往的模型试验的软体排压载块多采用人工剪切、排列、粘结的方式进行制作安 装，采用此制作方式，难以完成大范围排体模拟制作的精度与试验进度要求。故如何设计一 种模型排体的高精度、快速制作方法，可以实现在河工模型中进行大范围的护底排的模拟， 成为模型试验急待解决的问题。
【发明内容】
[0007] 针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种能够很 好地满足相似性要求，提高模拟可靠性的河工物理模型护底排的模拟制作方法；使其具有 制作方便、快捷的特点，能够满足大范围排体模拟制作的精度与试验进度要求。
[0008] 为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
[0009] -种河工物理模型护底排的模拟制作方法，其特征在于，采用棉纱布模拟聚丙烯 编织布的排垫原型，采用铝片模拟C20材料的砼压载块原型，采用环氧树脂胶水将铝片与 棉纱布粘结（模拟砼压载块原型用系接条与排垫系结的连接方式），完成模型护底排的模 拟制作。
[0010] 本方案中，原型压载块采用C20砼块体，模型模拟材料须满足几何相似与重力相 似要求；此外，模拟材料的选择还需考虑便于加工成型。铝容重为2. 7X103kg/m3,与砼容重 相近，容易加工制作，故模型压载块选用铝片进行模拟。
[0011] 原型排垫采用聚丙烯编织布，考虑在河工模型中试验的主要目的是模拟护底排等 治河建筑物作用下河道的演变及其排体变形情况，故模型选用棉纱布进行模拟，按照几何 比尺设计成与原型尺寸相对应的模型尺寸。
[0012] 原型排布上缝制IOOcm的长丝机织条系结压载体；模型采用环氧树脂将铝片棉纱 布粘结起来的方式，能够保证在水流环境中的粘结性能。应注意在压载块的间隙处不能涂 抹到胶水，以保持模型排体的整洁与适应河床的变形能力。
[0013] 本发明方案，具体包括以下步骤：
[0014] a、工厂批量压制铝片，铝片尺度满足砼压载块原型的几何比尺要求；并获取满足 排垫原型的几何比尺要求的棉纱布；
[0015] b、按原型一幅排体平面比尺及砼压载块原型的排列方式，制作用于压载铝片排列 定位的空心模板，空心模板中对应每个砼压载块原型的位置设置一个空心网眼，网眼平面 各向尺度和设计的铝片尺寸匹配（具体为略大以使得铝片恰好能够卡入，优选为比设计压 载铝片尺度大1丝）；
[0016] c、将空心模板放置于在单面胶纸粘结面上，再将已加工好的铝片撒在空心模板 上，用手将铝片推放至空心模板各网眼并适当按压，使铝片按砼压载块的相应排列方式粘 结在胶纸上；
[0017] d、取除空心模板，在排列好的铝片胶纸板的铝片上均匀涂刷环氧树脂，环氧树脂 涂刷前采用稀释液（环氧树脂和稀释液质量比例优选为6:1左右）稀释；静置数分钟待涂 刷的环氧树脂晾黏稠后再将棉纱布铺放其上粘好；
[0018] e、待铝片与棉纱布粘结牢固后，浸泡于清水中数分钟，撕开背面的单面胶纸；排体 即制作完成。
[0019] 制作完成后，按设计要求的铺设于模型相对位置，即可进行河工模型试验。该制作 过程非常方便快捷，能够保证制作模型的可靠性，并极大地降低了制作强度，提高了制作效 率。
[0020] 作为优化，环氧树脂和邻甲苯基缩水甘油醚稀释液的质量比例优选为6:1。环氧树 脂稀释剂配合基础树脂混合使用，可以降低固化体系粘度，增加流动性，便于排体大面积施 工。邻甲苯基缩水甘油醚耐水性能较优，适用于模型排体长期处于