一种适用淤地坝下游坝坡的榫卯式预制块护坡及施工装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种适用淤地坝下游坝坡的榫卯式预制块护坡及施工装置，包括：土工布铺设在淤地坝下游台阶状坡面上，土工布上铺设若干通过榫卯互相嵌锁预制块、且沿淤地坝下游台阶状坡面横向和竖向延伸形成整体护坡，各预制块通过榫卯实现上下位置的嵌锁，错缝铺设保证相邻两列预制块不会发生相对位移，形成具有可靠连接和变形能力的护坡结构。预制块铺设成台阶状，并且设置挑坎，使水流在下泄过程中掺气、翻滚，流速降低，对护坡的安全有利，土工布起到反滤排水的作用，有利于坝坡的稳定；本发明专利技术护坡抗冲刷能力强，连接可靠，对坝体的不均匀沉降和局部变形的适应性强，用于淤地坝下游坡面，可实现土坝过水，能够有效解决超标准洪水易溃坝的问题。易溃坝的问题。易溃坝的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种适用淤地坝下游坝坡的榫卯式预制块护坡及施工装置


[0001]本专利技术属于水利水电工程
，具体涉及一种适用淤地坝下游坝坡的榫卯式预制块护坡及施工装置。

技术介绍

[0002]黄土高原水土流失治理三大措施之一就是在沟道部位修建淤地坝，就地拦沙淤地，一方面可以减少水土流失，另一方面可以淤地造田。据调查，现有淤地坝存在许多问题，例如：由于淤地坝大多为采用当地黄土筑成的均质土坝，传统的观念是土坝不能过水，如果考虑防洪问题，必须有足够的滞洪库容或者设置专门的溢洪道。实际上现存的许多小型淤地坝没有溢洪道，在没有淤沙的情况下尚能满足一定规模的洪水，但是当库容接近淤满时，几乎没有滞洪能力，一旦遇特大暴雨洪水，水毁现象十分严重。
[0003]针对以上情况，提高防洪标准，保证坝体安全，开发一种简易可靠、经济性高的泄洪技术尤为重要。土坝过水技术就能很好地解决该问题，其实质就是修建既能挡水又能泄洪的过水土坝。我国修建过水土坝有着悠久的历史，最早可追溯到19世纪50年代；新中国成立后，就有一些高校和单位进行了过水土坝的试验研究和工程实践，但后来因为生产上和经济上的原因并未推广，尤其是在护面材料和护面结构形式上急需突破。
[0004]护面材料以当地材料为主，灰土、水泥土、土工织物等简易材料也是可行的，但也都存在一定问题，例如抗老化，抗冻性，水稳性等。混凝土的强度高，耐久性好，可以考虑作为护坡材料，但是现浇混凝土刚度大，与土坝本身相比，变形量小，易产生裂缝，需从结构上进行改良。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于为了解决上述护坡技术的不足，为土坝过水技术提供新的支撑，提出了一种适用淤地坝下游坝坡的榫卯式预制块护坡及施工装置。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术公开了一种适用淤地坝下游坝坡的榫卯式预制块护坡，包括：土工布和预制块，所述土工布铺设在淤地坝下游台阶状坡面上，所述土工布上铺设若干预制块，所述若干预制块通过榫卯互相嵌锁，沿淤地坝下游台阶状坡面横向和竖向延伸形成整体护坡。
[0007]优选的，所述预制块前缘上表面设有榫头，后缘下表面设有榫眼，后缘上表面设有圆弧形挑坎。
[0008]优选的，与某预制块相邻的6个预制块中，上下相邻的4个预制块通过翼缘部位的榫头和榫眼与之实现可靠连接，左右相邻的2个预制块与之没有连接，但错缝铺设使左右相邻的预制块在坝轴线方向没有相对位移。
[0009]优选的，所述的预制块后缘上表面设有挑坎，预制块挑坎从上到下按一定的规律排列，形成“台阶”，下泄水流沿“台阶”逐级掺气、减速和消能。
[0010]优选的，还包括：
[0011]若干力传感器一：所述若干力传感器一分别设置在若干最上部的所述预制块的竖直迎水面，用于检测最上部的所述预制块受到的水流冲击力；
[0012]若干力传感器二：若干最上部的所述预制块与沿淤地坝下游台阶状坡面的水平接触面分别设有测力层一，所述测力层一内部分别设一力传感器二，用于检测最上部的所述预制块与沿淤地坝下游台阶状坡面的水平接触面受到的挤压力；
[0013]若干力传感器三：若干最上部的所述预制块与沿淤地坝下游台阶状坡面的竖直接触面分别设有测力层二，所述测力层二内部分别设一力传感器三，用于检测最上部的所述预制块与沿淤地坝下游台阶状坡面的竖直接触面受到的挤压力；
[0014]报警器，所述控制器设置在所述淤地坝下游台阶状坡面的侧底端；
[0015]所述控制器与所述若干力传感器一、若干力传感器二、若干力传感器三和报警器电性连接；
[0016]所述控制器基于所述若干力传感器一、若干力传感器二和若干力传感器三控制所述报警器工作，包括以下步骤：
[0017]步骤1，所述控制器根据若干力传感器一检测出的最上部的所述预制块受到的水流冲击力，若干力传感器二检测出的最上部的预制块与沿淤地坝下游台阶状坡面的水平接触面受到的挤压力，若干力传感器三检测出的预制块与沿淤地坝下游台阶状坡面的竖直接触面受到的挤压力和公式(1)计算出第i个最上部预制块上榫头的理论根部剪应力值；
[0018][0019]其中，T
i
为第i个最上部预制块上榫头的理论根部剪应力值，L为预制块左右水平方向的长度，L1为榫头左右水平方向的长度，S为榫头与预制块的接触面积，F
i
为第i个最上部预制块上力传感器一的检测值，κ为预制块底面与土工布的摩擦系数，N
i
为第i个最上部预制块上力传感器二的检测值，W
i
为第i个最上部预制块上力传感器三的检测值；
[0020]步骤2，所述控制器根据公式(1)计算出的第i个最上部预制块上榫头的理论根部剪应力值和公式(2)计算出预制块的安全系数，控制器比较计算出的预制块的安全系数和预设安全系数，若计算出的预制块的安全系数小于预设安全系数，控制器控制报警器报警，提醒使用者淤地坝下游坝坡的榫卯式预制块护坡最上部的预制块发生损坏，应及时进行维护；
[0021][0022]其中，P为预制块的安全系数，Z为榫头的弹性模量，a为榫头前后水平方向的宽度，b为榫头上下竖直方向的高度，J为榫头与榫眼接触面的切应变不均匀系数，C为榫头剪切弹性模量，A为榫头与榫眼的接触面积，T1为预制块上榫头的预设根部剪应力值，B为沿淤地坝下游台阶状坡面与预制块竖直接触面的刚度，M为沿淤地坝下游台阶状坡面与预制块竖直接触面的允许最大变形量，MAX为最大值。
[0023]本专利技术还公开了一种施工装置，用于施工如上述任一项所述的适用淤地坝下游坝
坡的榫卯式预制块护坡，包括第一施工机构，所述第一施工机构用于输送及铺设预制块。
[0024]优选的，所述第一施工机构包括：
[0025]包括底座，所述底座的前后两端设有履带，所述底座的上端转动设有安装座，所述安装座的上端固定安装有工作壳，所述工作壳的外部与上料壳连通，且连接有铺设装置，所述工作壳的内部设有传料装置，所述上料壳内部用于存放所述预制块，所述传料装置用于输送所述预制块，所述铺设装置用于将传料装置输送的预制块铺设到所述沿淤地坝下游台阶状坡面；
[0026]所述安装座内部设有第一空腔，所述安装座的上端贯通设有开口一，所述开口一和第一空腔上下连通，所述第一空腔的左端固定设有电动伸缩杆一，所述电动伸缩杆一与电机一固定连接，所述电机一与转动轴一固定连接，所述转动轴一上固定连接有锥第一齿轮一和锥第一齿轮二，所述锥第一齿轮一与锥第一齿轮三啮合，所述锥第一齿轮三通过转动轴二与皮带轮一固定连接，所述皮带轮一连接有皮带一，所述皮带一穿过所述开口一进入所述工作壳的内部与皮带轮二连接，所述皮带轮二通过皮带二与皮带轮三连接且皮带轮二、皮带二和皮带轮三设置在工作壳的内部，所述锥第一齿轮二与锥第一齿轮四啮合，所述锥第一齿轮四与转动轴三固定连接，所述转动轴三与转动块固定连接，所述转动块的上部与安装座转动连接，所述转动块的下部与底座固定连接。
[0027]优选的，所述工作壳的内部设有送料腔，且送料腔的水平本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用淤地坝下游坝坡的榫卯式预制块护坡，其特征在于，包括：土工布(3)和预制块(1)，所述土工布(3)铺设在淤地坝下游台阶状坡面(2)上，所述土工布(3)上铺设若干预制块(1)，所述若干预制块(1)通过榫卯互相嵌锁，沿淤地坝下游台阶状坡面(2)横向和竖向延伸形成整体护坡。2.根据权利要求1所述的一种适用淤地坝下游坝坡的榫卯式预制块护坡，其特征在于，所述预制块(1)前缘上表面设有榫头(101)，后缘下表面设有榫眼(102)，后缘上表面设有圆弧形挑坎(103)。3.根据权利要求1所述的一种适用淤地坝下游坝坡的榫卯式预制块护坡，其特征在于，与某预制块(1)相邻的6个预制块(1)中，上下相邻的4个预制块(1)通过翼缘部位的榫头(101)和榫眼(102)与之实现可靠连接，左右相邻的2个预制块(1)与之没有连接，但错缝铺设使左右相邻的预制块(1)在坝轴线方向没有相对位移。4.根据权利要求1所述的一种适用淤地坝下游坝坡的榫卯式预制块护坡，其特征在于，所述的预制块(1)后缘上表面设有挑坎(103)，预制块(1)挑坎(103)从上到下按一定的规律排列，形成“台阶”，下泄水流沿“台阶”逐级掺气、减速和消能。5.根据权利要求2所述的一种适用淤地坝下游坝坡的榫卯式预制块护坡，其特征在于，还包括：若干力传感器一：所述若干力传感器一分别设置在若干最上部的所述预制块(1)的竖直迎水面，用于检测最上部的所述预制块(1)受到的水流冲击力；若干力传感器二：若干最上部的所述预制块(1)与沿淤地坝下游台阶状坡面(2)的水平接触面分别设有测力层一，所述测力层一内部分别设一力传感器二，用于检测最上部的所述预制块(1)与沿淤地坝下游台阶状坡面(2)的水平接触面受到的挤压力；若干力传感器三：若干最上部的所述预制块(1)与沿淤地坝下游台阶状坡面(2)的竖直接触面分别设有测力层二，所述测力层二内部分别设一力传感器三，用于检测最上部的所述预制块(1)与沿淤地坝下游台阶状坡面(2)的竖直接触面受到的挤压力；报警器、控制器，设置在所述淤地坝下游台阶状坡面(2)的侧底端；所述控制器与所述若干力传感器一、若干力传感器二、若干力传感器三和报警器电性连接；所述控制器基于所述若干力传感器一、若干力传感器二和若干力传感器三控制所述报警器工作，包括以下步骤：步骤1，所述控制器根据若干力传感器一检测出的最上部的所述预制块(1)受到的水流冲击力，若干力传感器二检测出的最上部的预制块(1)与沿淤地坝下游台阶状坡面(2)的水平接触面受到的挤压力，若干力传感器三检测出的预制块(1)与沿淤地坝下游台阶状坡面(2)的竖直接触面受到的挤压力和公式(1)计算出第i个最上部预制块(1)上榫头(101)的理论根部剪应力值；其中，T
i
为第i个最上部预制块(1)上榫头(101)的理论根部剪应力值，L为预制块(1)左右水平方向的长度，L1为榫头(101)左右水平方向的长度，S为榫头(101)与预制块(1)的接
触面积，F
i
为第i个最上部预制块(1)上力传感器一的检测值，κ为预制块(1)底面与土工布(3)的摩擦系数，N
i
为第i个最上部预制块(1)上力传感器二的检测值，W
i
为第i个最上部预制块(1)上力传感器三的检测值；步骤2，所述控制器根据公式(1)计算出的第i个最上部预制块(1)上榫头(101)的理论根部剪应力值和公式(2)计算出预制块(1)的安全系数，控制器比较计算出的预制块(1)的安全系数和预设安全系数，若计算出的预制块(1)的安全系数小于预设安全系数，控制器控制报警器报警，提醒使用者淤地坝下游坝坡的榫卯式预制块护坡最上部的预制块(1)发生损坏，应及时进行维护；其中，P为预制块(1)的安全系数，Z为榫头(101)的弹性模量，a为榫头(101)前后水平方向的宽度，b为榫头(101)上下竖直方向的高度，J为榫头(101)与榫眼(102)接触面的切应变不均匀系数，C为榫头(101)剪切弹性模量，A为榫头(101)与榫眼(102)的接触面积，T1为预制块(1)上榫头(101)的预设根部剪应力值，B为沿淤地坝下游台阶状坡面(2)与预制块(1)竖直接触面的刚度，M为沿淤地坝下游台阶状坡面(2)与预制块(1)竖直接触面的允许最大变形量，MAX为最大值。6.一种施工装置，用于施工如权利要求1
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5中任一项所述的适用淤地坝下游坝坡的榫卯式预制块护坡，其特征在于，包括第一施工机构，所述第一施工机构用于输送及铺设预制块(1)。7.根据权利要求6所述的施工装置，其特征在于，所述第一施工机构包括：底座(5)，所述底座(5)的前后两端设有履带(4)，所述底座(5)的上端转动设有安装座(7)，所述安装座(7)的上端固定安装有工作壳(9)，所述工作壳(9)的外部与上料壳(10)连通，且连接有铺设装置，所述工作壳(9)的内部设有传料装置(8)，所述上料壳(10)内部用于存放所述预制块(1)，所述传料装置(8)用于输送所述预制块(1)，所述铺设装置用于将传料装置(8)输送的预制块(1)铺设到所述沿淤地坝下游台阶状坡面(2)；所述安装座(7)内部设有第一空腔(701)，所述安装座(7)的上端贯通设有开口一(702)，所述开口一(702)和第一空腔(701)上下连通，所述第一空腔(701)的左端固定设有电动伸缩杆一(703)，所述电动伸缩杆一(703)与电机一(704)固定连接，所述电机一(704)与转动轴一(705)固定连接，所述转动轴一(705)上固定连接有锥第一齿轮一(706)和锥第一齿轮二(707)，所述锥第一齿轮一(706)与锥第一齿轮三(710)啮合，所述锥第一齿轮三(710)通过转动轴二(712)与皮带轮一(711)固定连接，所述皮带轮一(711)连接有皮带一(713)，所述皮带一(713)穿过所述开口一(702)进入所述工作壳(9)的内部与皮带轮二(714)连接，所述皮带轮二(714)通过皮带二(715)与皮带轮三(716)连接且皮带轮二(714)、皮带二(715)和皮带轮三(716)设置在工作壳(9)的内部，所述锥第一齿轮二(707)与锥第一齿轮四(708)啮合，所述锥第一齿轮四(708)与转动轴三(709)固定连接，所述转动轴三(709)与转动块(6)固定连接，所述转动块(6)的上部与安装座(7)转动连接，所述转动块(6)的下部与底座(5)固定连接。
8.根据权利要求7所述的施工装置，其特征在于，所述工作壳(9)的内部设有送料腔(903)，且送料腔(903)的水平部从工作壳(9)的左端与外界贯通，所述送料腔(903)的水平部设有所述传料装置(8)，所述送料腔(903)的水平部和开口一(702)上下连通，所述送料腔(903)的竖直部一侧转动设有倾斜挡板(901)，所述倾斜挡板(901)和送料腔(903)的竖直部侧壁之间固定设有弹簧(902)，所述工作壳(9)的竖直部的上端连通设有上料壳(10)，所述上料壳(10)的储料腔和送料腔(903)的竖直部连通且连通处滑动设有挡板(11)，所述挡板(11)与电动伸缩杆二(13)固定连接，所述电动伸缩杆二(13)设置在动力壳(12)内部，所述动力壳(12)固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡艳杰，宋修昌，罗秋实，盖永岗，宋志宇，胡能明，赵臻真，
申请(专利权)人：黄河勘测规划设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：