具有高抗爆性能的大坝和提高大坝抗爆性能的方法技术

本发明专利技术提供了一种具有高抗爆性能的大坝和提高大坝抗爆性能的方法，可有效进行抗爆安全防护，避免大坝受到爆破冲击波的破坏。本发明专利技术所提供的具有高抗爆性能的大坝，其特征在于，包括：坝体；泡沫混凝土部，包含：多个泡沫混凝土单元，沿着坝体的延伸方向相间隔设置在坝体的上部中，泡沫混凝土单元为泡沫混凝土填充体；空腔部，包含：多个空腔单元，沿着坝体的延伸方向相间隔设置在坝体的下部中，并且顶部与泡沫混凝土部的底部相连通，空腔单元的内部中空，容纳空气或水；以及排水部，包含：与空腔部的底部相连通的排水管道，设置在该排水管道上的排水阀，以及与排水管道相连通的排水廊道。

Dams with high blast resistance and methods for improving blast resistance of dams

The invention provides a dam with high anti explosion properties and a method to improve the anti explosion performance of the dam, which can effectively protect the anti explosion safety and avoid the damage of the dam by blasting shock wave. The invention provides a dam with high anti explosion properties, which includes: the dam body, the foam concrete part, including a plurality of foam concrete units, which are arranged in the upper part of the dam along the extension direction of the dam, and the foam concrete unit is a foam concrete filling body; the cavity part includes: a number of empty spaces. A cavity unit that is arranged in the lower part of the dam along the extension direction of the dam, and the top is connected to the bottom of the foam concrete section. The inner cavity of the cavity unit is hollow to hold air or water; and the drainage section consists of a drainage pipe connected to the bottom of the cavity and a drain valve set on the drainage pipe. And drainage corridors connected with drainage pipes.

【技术实现步骤摘要】
具有高抗爆性能的大坝和提高大坝抗爆性能的方法
本专利技术属于水下爆炸荷载防护
，具体涉及一种具有高抗爆性能的大坝，和提高大坝抗爆性能的方法。
技术介绍
水利工程作为国家的重要基础资源，无论从政治意义还是经济效益来看都极其重要。因此，水利工程往往成为局部战争和恐怖袭击的重点打击对象。20世纪以来，世界范围内发生了多起针对大坝及其发电设施的爆炸袭击事件，并造成了溃坝、发电厂房烧毁等严重后果。同等当量的炸药，其在坝前水下爆炸对大坝产生的破坏远大于直接命中大坝下游面或坝顶部位。且随着自动控制技术以及水下动力技术的飞速发展，导弹、鱼雷等武器的命中精度和战斗部装药量得到提升，荷载能够直接作用在大坝坝前水域内。传统防护工程措施包括在坝前布置鱼雷防护网、气泡帷幕等将失去防护作用。重大水利工程将面临越来越严酷的爆炸环境。近年来我国重力坝的数量越来越多，坝高越来越高，这些大坝一旦遭受损毁，可能导致灾难性的洪水事件，席卷下游的居民区和农业土地，给国家和人民的生命财产带来巨大的损失和灾难。因此，如何提升混凝土重力坝的抗爆性能，是混凝土重力坝安全防护中亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种具有高抗爆性能的大坝和提高大坝抗爆性能的方法，适用于受到爆破威胁时的抗爆安全防护。本专利技术为了实现上述目的，采用了以下方案：<大坝>本专利技术提供一种具有高抗爆性能的大坝，其特征在于，包括：坝体；泡沫混凝土部，包含：多个泡沫混凝土单元，沿着坝体的延伸方向相间隔设置在坝体的上部中，泡沫混凝土单元为泡沫混凝土填充体；空腔部，包含：多个空腔单元，沿着坝体的延伸方向相间隔设置在坝体的下部中，并且顶部与泡沫混凝土部的底部相连通，空腔单元的内部中空，容纳空气或水；以及排水部，包含：与空腔部的底部相连通的排水管道，设置在该排水管道上的排水阀，以及与排水管道相连通的排水廊道。本专利技术所涉及的具有高抗爆性能的大坝，还可以具有这样的特征：将坝体的高度设为H，泡沫混凝土单元的底部位置优选为0.5H～0.7H。本专利技术所涉及的具有高抗爆性能的大坝，还可以具有这样的特征：泡沫混凝土单元的密度为500～1000kg/m3。本专利技术所涉及的具有高抗爆性能的大坝，还可以具有这样的特征：位于泡沫混凝土单元与坝体上游面之间的坝体部分的厚度优选为0.5～2.0m。本专利技术所涉及的具有高抗爆性能的大坝，还可以具有这样的特征：泡沫混凝土单元的截面为圆形，直径D1优选为1.0～3.0m，相邻泡沫混凝土单元的间距优选为0.1D1～0.4D1。本专利技术所涉及的具有高抗爆性能的大坝，还可以具有这样的特征：多个空腔单元与多个泡沫混凝土单元一一对应，空腔单元位于泡沫混凝土单元的正下方，并且顶部与泡沫混凝土单元相连通。本专利技术所涉及的具有高抗爆性能的大坝，还可以具有这样的特征：位于空腔单元与坝体上游面之间的坝体部分的厚度优选为1.0～2.0m。本专利技术所涉及的具有高抗爆性能的大坝，还可以具有这样的特征：空腔单元与泡沫混凝土单元的截面形状相同，但空腔单元的截面尺寸比泡沫混凝土单元的截面尺寸小。本专利技术所涉及的具有高抗爆性能的大坝，还可以具有这样的特征：空腔单元的截面最好为圆形，直径D2优选为1.0～2.0m，相邻空腔单元的间距优选为0.2D2～0.5D2。本专利技术所涉及的具有高抗爆性能的大坝，还可以具有这样的特征：空腔单元的截面直径最优值为1.5m，相邻空腔单元的间距优选为0.33D2，位于空腔单元与坝体上游面之间的坝体部分的厚度的最优值为1.5m，这样效果最佳。本专利技术所涉及的具有高抗爆性能的大坝，还可以具有这样的特征：泡沫混凝土单元的截面形状为圆形、正四边形、正三角形中的任意一种。<方法>本专利技术还提供一种提高大坝抗爆性能的方法，其特征在于，包括：设置如上述<大坝>部分中所描述的具有高抗爆性能的大坝；在大坝正常运行时，关闭排水阀，使空腔单元内部被渗入的水体填充；在大坝受到爆破威胁时，打开排水阀，使空腔单元内部的水体通过排水管道排入到排水廊道内，在负压的作用下，空气进入空腔单元内部。专利技术的作用与效果1、本专利技术在坝体较为薄弱的坝体上部内设置了泡沫混凝土单元，在厚度和刚度均较大的坝体下部内设置空腔单元，因此，对大坝正常运行时的刚度和稳定性影响较小，又能提高大坝整体的抗爆性能；2、本专利技术无需在坝前布置任何防护设施，只需在大坝受到水下爆炸威胁时，通过排水管道将空腔内的水体排出，使空腔被空气填充，适用于快速布防，具有快捷方便的优点；3、本专利技术不仅能反射和衰减爆炸冲击波，同时利用上部泡沫混凝土填充体和下部空腔结构的变形和破坏来吸收爆炸的部分能量；4、本专利技术不仅能防护水下非接触爆炸，对水下接触爆炸也有很好的防护效果，可以同时用于水下接触与水下非接触爆炸荷载威胁下的安全防护。附图说明图1是本专利技术实施例中大坝的结构示意图，其中对I区域做了局部放大图；图2(a)和(b)分别是本专利技术实施例中泡沫混凝土单元和空腔单元的截面图；图3是本专利技术实施例中空腔部对冲击波的干涉作用的示意图；图4(a)和(b)分别是本专利技术变形例一中泡沫混凝土单元和空腔单元的截面图；图5(a)和(b)分别是本专利技术变形例二中泡沫混凝土单元和空腔单元的截面图；图6(a)和(b)分别是本专利技术变形例三中泡沫混凝土单元和空腔单元的截面图。上述图1至图6中，各标号所表示的结构为：10-大坝：11-坝体、12-泡沫混凝土部、12a-泡沫混凝土单元、13-空腔部、13a-空腔单元、14-排水部、14a-排水管道、14b-排水阀、14c-排水廊道、212a-泡沫混凝土单元、213a-空腔单元、312a-泡沫混凝土单元、313a-空腔单元、412a-泡沫混凝土单元、413a-空腔单元。具体实施方式以下参照附图对本专利技术所涉及的具有高抗爆性能的大坝和提高大坝抗爆性能的方法作详细阐述。<实施例>如图1所示，大坝10包括：坝体11、泡沫混凝土部12、空腔部13、以及排水部14。本实施例中，大坝10为混凝土重力坝。坝体11材质为混凝土，坝体11上游面混凝土标号为C25，密度为2370kg/m3。图2(a)为图1中A-A方向的剖视图，如图2(a)所示，泡沫混凝土部12包含多个泡沫混凝土单元12a，这些泡沫混凝土单元12a沿着坝体11的延伸方向(即、图1中垂直于直面的方向)相互平行地设置在坝体11的上部中，并且相邻泡沫混凝土单元12a间隔一定距离排列。将坝体11的高度设为H，则泡沫混凝土单元12a的底部位置应为0.5H～0.7H，顶部与正常蓄水位齐平。本实施例中，泡沫混凝土单元12a为泡沫混凝土填充体，密度为500～1000kg/m3。为了保证坝体11上部在常规荷载作用下的稳定，泡沫混凝土单元12a前侧坝体11的厚度不能太小(图1中位于泡沫混凝土1左侧的坝体11部分，即、位于泡沫混凝土单元12a与坝体11上游面之间的坝体11部分)；而要保证泡沫混凝土单元12a的消能效果，泡沫混凝土单元12a前侧坝体11也不能太厚；本实施例中，为了同时具备稳定和消能的效果，泡沫混凝土单元12a前侧坝体11的厚度宜为0.5～2.0m，每个泡沫混凝土单元12a都为圆柱体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有高抗爆性能的大坝，其特征在于，包括：坝体；泡沫混凝土部，包含：多个泡沫混凝土单元，沿着所述坝体的延伸方向相间隔设置在所述坝体的上部中，所述泡沫混凝土单元为泡沫混凝土填充体；空腔部，包含：多个空腔单元，沿着所述坝体的延伸方向相间隔设置在所述坝体的下部中，并且顶部与所述泡沫混凝土部的底部相连通，所述空腔单元的内部中空，容纳空气或水；以及排水部，包含：与所述空腔部的底部相连通的排水管道，设置在该排水管道上的排水阀，以及与所述排水管道相连通的排水廊道。

【技术特征摘要】
1.一种具有高抗爆性能的大坝，其特征在于，包括：坝体；泡沫混凝土部，包含：多个泡沫混凝土单元，沿着所述坝体的延伸方向相间隔设置在所述坝体的上部中，所述泡沫混凝土单元为泡沫混凝土填充体；空腔部，包含：多个空腔单元，沿着所述坝体的延伸方向相间隔设置在所述坝体的下部中，并且顶部与所述泡沫混凝土部的底部相连通，所述空腔单元的内部中空，容纳空气或水；以及排水部，包含：与所述空腔部的底部相连通的排水管道，设置在该排水管道上的排水阀，以及与所述排水管道相连通的排水廊道。2.根据权利要求1所述的具有高抗爆性能的大坝，其特征在于：其中，将所述坝体的高度设为H，所述泡沫混凝土单元的底部位置为0.5H～0.7H。3.根据权利要求1所述的具有高抗爆性能的大坝，其特征在于：其中，所述泡沫混凝土单元的密度为500～1000kg/m3。4.根据权利要求1所述的具有高抗爆性能的大坝，其特征在于：其中，位于所述泡沫混凝土单元与所述坝体上游面之间的坝体部分的厚度为0.5～2.0m。5.根据权利要求1所述的具有高抗爆性能的大坝，其特征在于：其中，所述泡沫混凝土单元的截面为圆形，直径D1为1.0～3.0m，相邻所述泡沫混凝土单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：王高辉，赵小华，卢文波，杨广栋，陈明，严鹏，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42