模拟拱坝局部瞬时溃决实验系统及方法技术方案

本申请提供一种模拟拱坝局部瞬时溃决实验系统及方法，该模拟拱坝局部瞬时溃决实验系统包括U型水槽、坝体结构、位于U型水槽下方的支撑装置、坝体溃决判别系统；坝体结构包括门式型材支架、电磁铁以及平行设置的上游侧坝板和下游侧坝板，上游侧坝板的两侧设有开口，电磁铁设置于开口内，电磁铁位于门式型材支架的下方；支撑装置包括金属刚性框架，金属刚性支架内设有升降装置和沿竖直方向延伸的弹簧，升降装置用于在竖直方向上抬升坝体结构，金属刚性框架的内壁设有高度可调节的垫座，垫座上设有橡胶垫，橡胶垫位于坝体结构的下方。本申请可以克服传统方法无法实现拱坝局部溃决的不足，实现了拱坝不同溃决高度下的局部瞬时溃决。决。决。

【技术实现步骤摘要】
模拟拱坝局部瞬时溃决实验系统及方法


[0001]本申请主要涉及实验设备
，具体涉及一种模拟拱坝局部瞬时溃决实验系统及方法。

技术介绍

[0002]目前在实验室的水槽实验条件下研究拱坝溃决对防灾减灾有着重要的意义。目前实验室内模拟拱坝的溃决主要采用全溃模式，实现该模式采用的方法主要有两种，一种是将挡水平板瞬时拉升，另一种是通过一个挡水平板绕位于底板铰链的转动来实现。然而这两种方法均无法适用于拱坝局部溃决模式。

技术实现思路

[0003]本申请提供一种模拟拱坝局部瞬时溃决实验系统及方法，旨在解决现有技术无法适用于拱坝局部溃决模式的问题。
[0004]第一方面，本申请提供一种模拟拱坝局部瞬时溃决实验系统，所述模拟拱坝局部瞬时溃决实验系统包括U型水槽、坝体结构、位于所述U型水槽下方的支撑装置、坝体溃决判别系统；
[0005]所述U型水槽的底部设有条形槽，所述坝体结构穿过所述条形槽与所述U型水槽滑动连接，以相对所述U型水槽在竖直方向上竖向移动，所述U型水槽中的水在预设水平方向上流动；
[0006]所述坝体结构包括门式型材支架、电磁铁以及平行设置的上游侧坝板和下游侧坝板，所述上游侧坝板的表面垂直于预设水平方向，所述上游侧坝板和所述下游侧坝板夹持所述门式型材支架并可拆卸连接于所述门式型材支架，所述上游侧坝板的两侧设有开口，所述电磁铁设置于所述开口内，所述电磁铁位于所述门式型材支架的下方；
[0007]所述支撑装置包括金属刚性框架，所述金属刚性支架内设有升降装置和沿竖直方向延伸的弹簧，所述弹簧的一端连接所述坝体结构，所述弹簧的另一端连接于所述金属刚性支架，所述升降装置用于在竖直方向上抬升所述坝体结构，所述门式型材支架的两侧边沿分别设有工型止水条，所述工型止水条抵持于所述U型水槽内壁，所述上游侧坝板的两侧边沿抵持于所述U型水槽内壁和所述金属刚性框架的内壁，所述下游侧坝板的两侧边沿抵持于所述U型水槽内壁和所述金属刚性框架的内壁，所述电磁铁的一侧抵持于所述金属刚性框架并在通电时吸附于所述金属刚性框架的内壁；
[0008]所述金属刚性框架的内壁设有高度可调节的垫座，所述垫座上设有橡胶垫，所述橡胶垫位于所述坝体结构的下方，
[0009]所述坝体溃决判别系统包括单片机、多个压力传感器、采集器、计算机，所述单片机与所述电磁铁通过数据线连接，所述单片机用于控制所述电磁铁的电能供应，多个所述压力传感器设置于所述上游侧坝板，多个所述压力传感器通过数据线与所述采集器连接，所述计算机与采集器和单片机连接。
[0010]可选地，所述上游侧坝板和下游侧坝板均通过沉头型材固定沉头螺丝固定于所述门式型材支架上。
[0011]可选地，所述门式型材支架的上方设有顶部盖板，所述顶部盖板通过沉头型材固定沉头螺丝固定于所述门式型材支架上。
[0012]可选地，所述下游侧坝板的底部设有固定螺丝，所述弹簧的一端连接于所述固定螺丝。
[0013]可选地，所述下游侧坝板上设有内螺纹槽，所述坝体结构包括后盖板，所述后盖板通过所述内螺纹槽连接于所述下游侧坝板。
[0014]可选地，所述U型水槽的底部设有固定角件，所述固定角件连接所述U型水槽和所述金属刚性框架。
[0015]可选地，所述U型水槽的底部设有P型止水条，所述P型止水条围绕所述条形槽布置以封堵所述条形槽与所述坝体结构之间的空隙。
[0016]可选地，所述升降装置为电动丝杆。
[0017]可选地，所述金属刚性框架的内壁设有多个高度不同的安装位，所述安装位用于与垫座可拆卸连接，将所述垫座安装在不同的安装位以调节高度。
[0018]第二方面，本申请提供一种模拟拱坝局部瞬时溃决实验方法，包括：
[0019]根据预设的坝体溃决高度确定橡胶垫的安装高度；
[0020]调节垫座的高度至所述橡胶垫满足所述安装高度；
[0021]利用升降装置将坝体结构抬升至预设高度；
[0022]控制单片机向电磁铁通电，使所述电磁铁吸附于金属刚性框架，以使所述坝体结构保持在预设高度；
[0023]将所述升降装置下降低于所述橡胶垫的位置，将水引入所述U型水槽并监测采集器通过压力传感器采集的压力传感器数据；
[0024]当压力传感器数据满足预设溃决标准时，断开控制单片机将所述电磁铁断电，所述坝体结构在所述弹簧拉力的作用下快速下落至所述橡胶垫处，实现拱坝的局部溃决。
[0025]本申请提供一种模拟拱坝局部瞬时溃决实验系统及方法，该模拟拱坝局部瞬时溃决实验系统包括U型水槽、坝体结构、位于U型水槽下方的支撑装置、坝体溃决判别系统；U型水槽的底部设有条形槽，坝体结构穿过条形槽与U型水槽滑动连接，以相对U型水槽在竖直方向上竖向移动，U型水槽中的水在预设水平方向上流动；坝体结构包括门式型材支架、电磁铁以及平行设置的上游侧坝板和下游侧坝板，上游侧坝板的表面垂直于预设水平方向，上游侧坝板和下游侧坝板夹持门式型材支架并可拆卸连接于门式型材支架，上游侧坝板的两侧设有开口，电磁铁设置于开口内，电磁铁位于门式型材支架的下方；支撑装置包括金属刚性框架，金属刚性支架内设有升降装置和沿竖直方向延伸的弹簧，弹簧的一端连接坝体结构，弹簧的另一端连接于金属刚性支架，升降装置用于在竖直方向上抬升坝体结构，门式型材支架的两侧边沿分别设有工型止水条，工型止水条抵持于U型水槽内壁，上游侧坝板的两侧边沿抵持于U型水槽内壁和金属刚性框架的内壁，下游侧坝板的两侧边沿抵持于U型水槽内壁和金属刚性框架的内壁，电磁铁的一侧抵持于金属刚性框架并在通电时吸附于金属刚性框架的内壁；金属刚性框架的内壁设有高度可调节的垫座，垫座上设有橡胶垫，橡胶垫位于坝体结构的下方，坝体溃决判别系统包括单片机、多个压力传感器、采集器、计算机，单
片机与电磁铁通过数据线连接，单片机用于控制电磁铁的电能供应，多个压力传感器设置于上游侧坝板，多个压力传感器通过数据线与采集器连接，计算机与采集器和单片机连接。本申请可以克服传统方法无法实现拱坝局部溃决的不足，实现了拱坝不同溃决高度下的局部瞬时溃决。
[0026]进一步的，本专利技术的模拟拱坝局部瞬时溃决实验系统及方法，经过实验验证，成功的解决了坝体结构在快速滑动过程中与水槽接触部位的止水难题。
[0027]进一步的，本专利技术的采用的基于上游侧坝面实时压力值的坝体溃决判别系统自动进行拱坝溃决的判定，其溃决模式符合物理机制。
[0028]进一步的，本专利技术的坝体结构下落速度快，经实验验证满足瞬时溃决的要求。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1是本申请实施例提供的模拟拱坝局部瞬时溃决实验系统一实施例的整体结构示意图；
[0031]图2是本申请实施例提供的模拟本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟拱坝局部瞬时溃决实验系统，其特征在于，所述模拟拱坝局部瞬时溃决实验系统包括U型水槽、坝体结构、位于所述U型水槽下方的支撑装置、坝体溃决判别系统；所述U型水槽的底部设有条形槽，所述坝体结构穿过所述条形槽与所述U型水槽滑动连接，以相对所述U型水槽在竖直方向上竖向移动，所述U型水槽中的水在预设水平方向上流动；所述坝体结构包括门式型材支架、电磁铁以及平行设置的上游侧坝板和下游侧坝板，所述上游侧坝板的表面垂直于预设水平方向，所述上游侧坝板和所述下游侧坝板夹持所述门式型材支架并可拆卸连接于所述门式型材支架，所述上游侧坝板的两侧设有开口，所述电磁铁设置于所述开口内，所述电磁铁位于所述门式型材支架的下方；所述支撑装置包括金属刚性框架，所述金属刚性支架内设有升降装置和沿竖直方向延伸的弹簧，所述弹簧的一端连接所述坝体结构，所述弹簧的另一端连接于所述金属刚性支架，所述升降装置用于在竖直方向上抬升所述坝体结构，所述门式型材支架的两侧边沿分别设有工型止水条，所述工型止水条抵持于所述U型水槽内壁，所述上游侧坝板的两侧边沿抵持于所述U型水槽内壁和所述金属刚性框架的内壁，所述下游侧坝板的两侧边沿抵持于所述U型水槽内壁和所述金属刚性框架的内壁，所述电磁铁的一侧抵持于所述金属刚性框架并在通电时吸附于所述金属刚性框架的内壁；所述金属刚性框架的内壁设有高度可调节的垫座，所述垫座上设有橡胶垫，所述橡胶垫位于所述坝体结构的下方，所述坝体溃决判别系统包括单片机、多个压力传感器、采集器、计算机，所述单片机与所述电磁铁通过数据线连接，所述单片机用于控制所述电磁铁的电能供应，多个所述压力传感器设置于所述上游侧坝板，多个所述压力传感器通过数据线与所述采集器连接，所述计算机与采集器和单片机连接。2.根据权利要求1所述的模拟拱坝局部瞬时溃决实验系统，其特征在于，所述上游侧坝板和下游侧坝板均通过沉头型材固定沉头螺丝固定于所述门式型材支架上。3.根据权利要求1所述的模拟拱坝局部瞬时溃决实验系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：张力元，张法星，许唯临，孛华江，张晓龙，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：