【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及水利工程室内模拟试验，尤其是一种溃坝试验用面板坝模型结构及设计方法。
技术介绍
1、面板坝溃坝模型试验作为获取堆石体形态变化、溃坝水流演化过程、溃口边坡坍塌形态和范围、面板断裂情况以及形状变化的重要土工试验，对研究面板坝漫顶溃坝溃口发展和溃口洪水流量过程演化规律提供了一种研究手段。
2、如申请号为202110173000.1，专利技术名称为一种模拟面板坝溃坝的离心模型试验装置及方法，在溃坝模型上游的堆石料上铺设石膏板作为面板，如图1所示，该方法可以实现面板坝的溃坝试验，展现溃坝水流对堆石料的冲刷破坏过程，推断出水流的冲刷路径和范围，对溃坝机理的研究有重要意义。但是，石膏板是脆性材料，其断裂发生的很迅速，且断口裂纹不规则，很难用于分析，影响试验结果的准确性。而且，实际的面板坝材质为钢筋混凝土，在溃坝时不会像上述石膏板那样发生突然地脆性断裂，所以该方法的试验结果与实际场景不太相符。
3、因此，亟需一种面板坝模型，来解决溃坝模型试验中面板断口形状不规则的问题，使得模型试验结果能用于实际溃坝理论研究。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是解决现有面板坝模型中，面板在溃坝试验中会发生突然地脆性断裂，导致形成的裂纹与实际面板坝溃坝情况不相符的问题，而提出一种面板坝模型结构，在面板结构中加入竹筋，使石膏面板具有一定韧性，能够更真实地模拟和反应实际面板坝的溃坝情况。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、一种溃坝试验用面板坝模型结构，包括
4、过渡层位于垫层下，具有保护垫层的作用；垫层采用粒径较小级配良好的细料，细料被滚轴碾压平整并具有一定的压实度，辅助防渗，垫层位于竹筋面板下方，具有平整竹筋面板、避免应力集中的作用；垫层坡面铺设的竹筋面板具有一定的抗拉性能，在漫顶溃坝试验中，竹筋面板不会突然断裂，断口形状规则，能用于技术分析。
5、优选地，相邻两块竹筋面板之间的缝隙间注射环氧沥青，竹筋面板周边与试验槽之间采用酸性玻璃胶粘结。
6、优选地，竹筋骨架由等间距布置的竖向和横向竹筋搭接形成，竹筋骨架位于竹筋面板厚度方向的中部位置。
7、一种面板坝模型的设计方法，包括：
8、步骤一，依据相似准则，根据原型坝中钢筋混凝土面板的密度、弹性模量、极限抗拉强度和极限折断弯矩，计算模型坝中竹筋面板的密度、弹性模量、极限抗拉强度和极限折断弯矩；
9、步骤二，计算竹筋面板的厚度；
10、步骤三，计算自重荷载和水荷载共同作用下竹筋面板承受的总弯矩，与竹筋面板的极限弯矩比较大小，如果总弯矩小于竹筋面板的极限弯矩，则试验过程中增大库水位的高程，直至竹筋面板承受的总弯矩大于极限弯矩；
11、步骤四，竹筋选用竹黄制作，采用单层双向的配筋方式，模型面板的配筋率为0.3-0.5%，根据竹筋面板的极限抗拉强度和极限折断弯矩设计竹筋骨架，将配置好的石膏浆液浇筑于竹筋骨架中。
12、优选地，石膏浆液中水与固体成分的质量比为1：0.85，其中固体成分及质量百分比分别为：石膏45%、重质碳酸钙35%、白水泥15%、羟丙基甲基纤维素醚2%、硫酸亚铁0.5%、聚丙烯酰胺0.5%及胶粉2%。
13、本专利技术的有益效果是：
14、本专利技术公开的面板坝模型结构在模拟溃坝的离心试验中，溃决形成的断口形状规则，能够更真实地模拟和反应实际面板坝的溃坝情况，能够提升面板坝溃坝试验的成功率和精确度。
15、本专利技术公开的设计方法，提供了根据试验要研究的原型面板坝参数，设计出用于溃坝试验用的模型坝，设计得到的面板坝模型更符合原型面板坝的溃坝情况。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种溃坝试验用面板坝模型结构，其特征在于，包括堆石区，堆石区的上游坡面铺设有厚度均匀的过渡层，过渡层采用连续级配砂料铺设，连续级配砂料的最大粒径小于堆石料的最小粒径；过渡层的坡面铺设有厚度均匀的垫层，垫层采用粒径比过渡层砂料小、连续级配的细料铺设，垫层的坡面铺设有厚度均匀的面板层，面板层由多块竹筋面板拼接而成，相邻竹筋面板之间具有自坝顶至坝底的竖向伸缩缝，竹筋面板内部设置有竹筋骨架，竹筋面板的主要材料为石膏。
2.根据权利要求1所述的一种溃坝试验用面板坝模型结构，其特征在于，竖向伸缩缝中注射有环氧沥青。
3.根据权利要求1所述的一种溃坝试验用面板坝模型结构，其特征在于，竹筋骨架由等间距布置的竖向和横向竹筋搭接形成，竹筋骨架位于竹筋面板厚度方向的中间位置。
4.基于权利要求1-3中任一项所述的一种溃坝试验用面板坝模型结构的设计方法，其特征在于，包括：
5.根据权利要求4所述的一种溃坝试验用面板坝模型结构的设计方法，其特征在于，石膏浆液中水与固体成分的质量比为1：0.85，其中固体成分及质量百分比分别为：石膏45%、重质碳酸钙35%
...【技术特征摘要】
1.一种溃坝试验用面板坝模型结构，其特征在于，包括堆石区，堆石区的上游坡面铺设有厚度均匀的过渡层，过渡层采用连续级配砂料铺设，连续级配砂料的最大粒径小于堆石料的最小粒径；过渡层的坡面铺设有厚度均匀的垫层，垫层采用粒径比过渡层砂料小、连续级配的细料铺设，垫层的坡面铺设有厚度均匀的面板层，面板层由多块竹筋面板拼接而成，相邻竹筋面板之间具有自坝顶至坝底的竖向伸缩缝，竹筋面板内部设置有竹筋骨架，竹筋面板的主要材料为石膏。
2.根据权利要求1所述的一种溃坝试验用面板坝模型结构，其特征在于，竖向伸缩缝中注射有环氧沥青。
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【专利技术属性】
技术研发人员：钟启明，赵鲲鹏，陈生水，杨蒙，胡亮，单熠博，吴昊，张露澄，卢洪宁，钱彬，李宇，梅胜尧，陈灵淳，陈旭东，和洪秋，
申请(专利权)人：水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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