岩塞爆破模型试验水压测试方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及在水工模型试验中，尤其是在电站改造工程进水口岩塞爆破试验的水压测试方法，属于水利工程模型试验领域。
【背景技术】
[0002]水下岩塞爆破是水利水电领域资源开发利用和防洪、减灾工程中的一项重要施工技术，主要应用于已建水库或湖泊，在不放空水库或不修筑围堰的条件下，经济安全地修建各类隧洞水道的进/出水口。电站改造工程若采用常规进水口，不仅施工困难较大、工程安全性较低，而且工程投资较大。由于实际工程进水口地质条件往往非常复杂、岩塞爆破规模大，技术难度和风险均较大。岩塞进水口的设计方案和工程措施一般都随着工程施工进展，进水口地质条件进一步揭露以及科学试验的进展继续修改完善。
[0003]岩塞进水口爆破模型试验的主要目的是通过工程岩塞进水口爆破的模拟，研宄岩塞进水口(包括集渣坑、闸门井等)聚碴与充水、补气效果、水击波压力分布，集碴体型优化、闸门井涌浪高度及正常发电条件下流速分布等关键要素的特点和规律，为选定的岩塞布置及爆破方案提供优化依据或建议。
[0004]其中岩塞进水口下游洞段的水压测量是甄选爆破方案的重要内容，因此要对下游洞段进行合理的水压测量。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题就是提供一种在水工模型试验中岩塞爆破模型试验水压测试的方法，更好地获取下游洞段的水压变化过程。
[0006]岩塞爆破模型试验水压测试方法，包括以下内容:
[0007]根据岩塞爆破模型比尺建立正态模型，分区布置压力传感器，压力传感器选型，压力数据采集方案；
[0008]所述的根据岩塞爆破模型比尺建立正态模型:模型具体包括水库、岩塞进水口、弓丨水段、闸门井，其中:
[0009]所述的水库采用4_钢板和钢骨架焊接制作；为有利于集渣坑内堆碴及顶部空腔压力、动水作用力的测量与控制，水库山坡进水口一侧采用钢板制作；设山体表面与水平面夹角为Ah，则水库山坡进水口一侧钢板与水平面夹角为(Ah-3)°，水库进水口侧地形在钢板上利用水泥沙浆制作；
[0010]所述的岩塞进水口包括:岩塞体、连接段、集渣坑；
[0011]所述的岩塞体包括岩塞体外壳、填料、岩塞体底托；
[0012]所述的岩塞体外壳采用钢板制作，其形状为圆台型，岩渣下游出口侧断面尺寸和圆台高为爆破设计值，上游侧断面面积较爆破设计值增加，岩渣下游出口侧断面尺寸不变，上游侧断面面积增大，圆台高不变，增大后圆台的体积与设计岩塞洞口体积比为1.7:1 ;发明人经过多种爆渣量比较后得出在模型试验中采用1.7:1的体积换算为填料量最能反映真实爆渣的分布。
[0013]所述的填料是基于原型岩体爆破后产生的散粒体级配按模型比尺进行缩小，根据增大后的圆台体积，按配比掺入水泥、白石灰、骨料、硅丙乳液拌和而成；
[0014]所述的岩塞体底托采用厚度为0.8?1.2cm的钢化玻璃制作，直径略大于岩塞体外壳下游侧断面；发明人经过反复试验发现只有采用上述钢化玻璃制作底托才能保证在填料时不会压垮岩塞体底托，同时在试验中能够在合理炸药量下成功爆破底托，并且所产生的爆渣在设计爆渣范围内。
[0015]一种岩塞爆破模型试验岩塞设置方法，其特征在于:爆破试验时，模型进水口岩塞段按1: 1.7松散比将原型岩体换算成相应级配散粒料填塞，用厚度为0.8?1.2cm的钢化玻璃制作岩塞体底托，用雷管爆破填料和底托，使填料在水流挟带下跌落至下游集渣坑内。通过组合不同水库水位和岩塞洞内水位关系，测量集渣坑内渣料分布。所述的雷管为2根瞬发雷管，两雷管在堰塞体中的埋藏位置为:A雷管置于平行于圆台底托的平面上，所述平面与底托相距不多于5cm，A雷管所处位置距圆台中心轴10cm，在竖直方向上为这个圆的最低点，摆放方式为与底托平行，另外一根雷管B置于圆台圆心，深度中间位置，方向与底托垂直。
[0016]所述的分区布置压力传感器是指，将模型从岩塞下游到闸门下游分为连接段、集渣坑段、引水段、闸门井、闸门、尾水段共6个部分；
[0017]所述的连接段上部按长度方向平均，均匀设置3个L压力传感器，将长度方向平均分为4份，侧部相应位置设置3个L压力传感器；
[0018]所述的集渣坑段顶部按长度方向比例1:2:3设置3个J压力传感器，侧部平行位置按照3:2:1位置，设置3个J压力传感器，经发明人选取不同位置进行反复试验发现，只有这样的传感器布置形式才能测得集渣坑段的最大压力值；
[0019]所述的引水段顶部按长度方向平均分为4段，设置3个Y压力传感器，侧部相应位置与顶部一致；
[0020]所述的闸门井，其上游面自底部距引水段顶部1cm开始，按照高度方向按等高度间隔设置Z压力传感器，最高位置设置到涌浪最高点，总数设置为6个；其下游面同样设置6个传感器，位置高度均比上游设置的6个传感器高1cm ;发明人经过反复试验发现，只有上下游这样的设置方式才可以获得闸门井中的最大脉动压力值，同时这样的布置方式是传感器数量最节约的布置方法；
[0021]所述的闸门中心位置水平布置2个G传感器，相距2cm，四边中点距门边3cm布置4个G传感器；
[0022]所述的尾水段顶部按照距离1:1布置3个W传感器，侧面相应位置布置3个W传感器。
[0023]所述的压力传感器选型是指:
[0024]L压力传感器:最大压强为10m，频响10Hz，精度0.05m ；
[0025]J压力传感器:最大压强为20m，频响10Hz，精度0.05m ；
[0026]Y压力传感器:最大压强为50m，频响10Hz，精度0.05m ；
[0027]Z压力传感器:最大压强为100m，频响200Hz，精度0.0lm ;
[0028]G压力传感器:最大压强为200m，频响500Hz，精度0.1Om ；
[0029]W压力传感器:最大压强为10m，频响10Hz，精度0.05m ；
[0030]发明人反复比选之后，得出以上传感器选型，只有在这样的选型方案下，才能获得各位置的压力特征，并且经济最优。
[0031]所述的压力数据采集方案是指，上述各位置压力传感器应采用无放大电路的单一传感器，将其引线接入桥式放大电路并接入应变仪，在接入应变仪时应将每个分区的压力传感器接入同一应变仪，试验得出当不同分区的压力传感器接入同一应变仪时，会对测量结果造成不可测度的影响。
[0032]本发明有如下有益效果:
[0033](I)本发明提供了一种岩塞爆破模型试验水压测试的方法；
[0034](2)本发明提供了一种在岩塞爆破模型试验水压测试中合理布置测压传感器的方法;
[0035](3)本发明具有方法可靠，经济性高，模拟精确合理的优点。
【附图说明】
[0036]图1为发明方法的整体模型示意图；
[0037]图2为发明方法分段示意图；
[0038]图3为发明方法的压力传感器布置示意图；
[0039]图4为发明方法的闸门上压力传感器布置示意图；
[0040]图5为发明方法压力传感器与应变仪对应连接示意图；
[0041]本发明的装置包括:1水库，2岩塞进水口，21连接段，22集渣坑，岩塞体，4闸门井，5引水段。
【具体实施方式】
[0042]实施例一
[0043]下面结合附图及具体实施例对本发明进行详细说明。
[0044]岩塞爆破模型试验岩塞设置方法，首先根据岩塞爆破模型比尺建立正态模型:模型具体包括水库1、岩塞进水口 2、引水段5、闸门井4，其中:
[0045]所述的水库采用4_钢板和钢骨架焊接制作；为有利于集渣坑内堆碴及顶部空腔压力、动水作用力的测量与控制，水库山坡进水口一侧采用钢板制作；设山体表面与水平面夹角为Ah，则水库山坡进水口一侧钢板与水平面夹角为(Ah-3)°，水库进水口侧地形在钢板上利用水泥沙浆制作；
[0046]所述的岩塞进水口 2包括:岩塞体、连接段21、集渣坑22 ；
[0047]所述的岩塞体包括岩塞体外壳、填料、岩塞体底托；
[0048]所述的岩塞体外壳采用钢板制作，其形状为圆台型，岩渣下游出口侧断面尺寸不变，上游侧断面面积增大，圆台高不变，增大后圆台的体积与设计岩塞洞口体积比为1